《光的干涉》PPT課件

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1、一、光的本性第三篇波動光學牛頓的微粒說：光是由光源發(fā)出的微粒流。惠更斯的波動說：光是一種波動。1801年，英國物理學家托馬斯·楊首先利用雙縫實驗觀察到了光的干涉條紋，從實驗上證實了光的波動性。1865年，英國物理學家麥克斯韋從他的電磁場理論預言了電磁波的存在，并認為光就是一種電磁波。電磁波是橫波：電磁波譜可見光的波長范圍：400nm～760nm電場強度的振動方向稱為光的振動方向。由于對人眼和感光器件起光化學作用的是電場光波的振動方向：光波是特定頻率范圍內(nèi)的電磁波光矢量：光波中的電場強度矢量電場強度矢量的周期性變化光振動

2、：光波的相干條件：兩列光波頻率相同，振動方向相同，光波源的相位差恒定。普通光源：普通光源的發(fā)光機制：二、普通光源的發(fā)光機理除激光源之外的各種發(fā)光物體；其發(fā)光機制是自發(fā)輻射處在基態(tài)的電子處在激發(fā)態(tài)的電子原子模型P21普通光源的發(fā)光機制原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射波列波列長L隨機性：間歇性：各原子發(fā)光是斷斷續(xù)續(xù)的，平均發(fā)光時間?t約為10-8s，所發(fā)出的是一段長為L=c?t的光波列。每次發(fā)光是隨機的，所發(fā)出各波列的振動方向和振動初相位都不相同。獨立(不同原子發(fā)的光)兩獨立光源發(fā)出的兩束光不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象把同一波列

3、設法分成兩部分所獲得的兩列光波才是相干光如何獲得相干光？？？復制相干光獨立(同一原子先后發(fā)的光)tS獲取相干光的方法之一：分波陣面法利用普通光源獲得相干光的基本原理：把由光源上同一點發(fā)的光分為兩部分，然后再使這兩部分疊加起來由于這兩部分光的相應部分實際上都是來自同一發(fā)光原子的同一次發(fā)光，因而滿足相干條件而成為相干光。p*分波陣面法s由狹縫S發(fā)出的同一波陣面的光同時到達狹縫1和2，1和2相當于兩個子波源。因它們發(fā)出的光來自于同一波陣面，因而是相干光。波陣面：等相面惠更斯原理（惠更斯作圖法)狹縫：理論上無限小空間相干性第十

4、章光的干涉同頻率、同振動方向兩列光波10.1干涉的光強分布P點的光強度I：P點的光強度I：平均光強：（1）非相干光（2）相干光平均光強：▲(k=0,1,2,3…)▲(k=0,1,2,3…)P點光強度：干涉相長（亮）干涉相消（暗）IImaxImino??2?-2?4?-4?Io??2?-2?4?-4?4I110.1楊氏雙縫干涉實驗設兩列光波的波動方程分別為：因為實驗裝置p楊氏雙縫干涉實驗波程差實驗裝置p加強減弱暗紋明紋p討論條紋間距明暗條紋的位置白光照射時，出現(xiàn)彩色條紋暗紋明紋1）條紋間距與的關(guān)系;若變化，則將怎樣變化？

5、一定時，一定時，若變化，則將怎樣變化？1）討論條紋間距12340(白色）較高級次上，條紋相互重合以致模糊不清各光的第一級明條紋各光的第二級明條紋紅、橙、黃、綠、青、藍、紫頻率遞增，波長遞減2）條紋間距與的關(guān)系如何？一定時，例1以單色光照射到相距為0.2mm的雙縫上,雙縫與屏幕的垂直距離為1m.(1)從第一級明紋到同側(cè)的第四級明紋的距離為7.5mm,求單色光的波長;(2)若入射光的波長為600nm,求相鄰兩明紋間的距離.解（1）（2）P1菲涅耳雙鏡10.3其他分波陣面干涉2勞埃德鏡半波損失：光從光速較大的介質(zhì)射向光速較小

6、的介質(zhì)時反射光的相位較之入射光的相位躍變了，相當于反射光與入射光之間附加了半個波長的波程差，稱為半波損失.PMLC解計算波程差BA12,求第一次測到極大時，射電星的方位與湖面所成的角.如圖離湖面處有一電磁波接收器位于C，當一射電星從地平面漸漸升起時，接收器斷續(xù)接收到一系列極大值.已知射電星發(fā)射的電磁波波長為例2射電信號的接收取極大時考慮半波損失時，附加波程差取均可，符號不同，取值不同，對問題實質(zhì)無影響.注意ACB1210.6光程與光程差提出一個問題··d’abλ真空中?─真空中波長介質(zhì)中··abnd’λn媒質(zhì)?n─介質(zhì)

7、中波長··d’abλ真空中?─真空中波長光程：光程差例：雙縫干涉中，入射光波長為?，雙縫至屏的距離為D，在一個縫后放一厚為b的透明薄膜，此時中央明紋處仍為一明紋，求該明紋的干涉級。S1S2dDXOPnbO解：例：楊氏雙縫實驗，用透明片遮住上縫，發(fā)現(xiàn)中央明紋向上移動了3個條紋，已知該片折射率為1.4，求該片厚度。利用光的干涉可以測量與光波波長同數(shù)量級的長度PS1S20123解：10.6.2薄透鏡的等光程性平行光波A、B、C到達F點后，各光線光程相同，相差為0，干涉加強平行光通過透鏡后，光線會聚在焦點，形成一亮點。在焦點處

8、各光線是同相的。透鏡可改變光的方向，但不附加光程差地面彩色油膜肥皂泡上的彩色條紋擴展光源的干涉：10.7分振幅干涉薄膜干涉兩條光線是從同一條入射線分出來的，所以它們一定是相干光光的能流與其振幅平方成正比，所以這種干涉稱為分振幅干涉10.7.1薄膜的等傾干涉：這兩種情況可以不考慮附加光程差。因而，光線b2與b1光程差為：因而，光線b