《光的干涉》PPT課件

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1、一、光的本性第三篇波動(dòng)光學(xué)牛頓的微粒說(shuō)：光是由光源發(fā)出的微粒流?；莞沟牟▌?dòng)說(shuō)：光是一種波動(dòng)。1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊首先利用雙縫實(shí)驗(yàn)觀察到了光的干涉條紋，從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了光的波動(dòng)性。1865年，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋從他的電磁場(chǎng)理論預(yù)言了電磁波的存在，并認(rèn)為光就是一種電磁波。電磁波是橫波：電磁波譜可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍：400nm～760nm電場(chǎng)強(qiáng)度的振動(dòng)方向稱為光的振動(dòng)方向。由于對(duì)人眼和感光器件起光化學(xué)作用的是電場(chǎng)光波的振動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度矢量電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的周期性變化光振動(dòng)

2、：光波的相干條件：兩列光波頻率相同，振動(dòng)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(jī)制：二、普通光源的發(fā)光機(jī)理除激光源之外的各種發(fā)光物體；其發(fā)光機(jī)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(jī)制原子能級(jí)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(zhǎng)L隨機(jī)性：間歇性：各原子發(fā)光是斷斷續(xù)續(xù)的，平均發(fā)光時(shí)間?t約為10-8s，所發(fā)出的是一段長(zhǎng)為L(zhǎng)=c?t的光波列。每次發(fā)光是隨機(jī)的，所發(fā)出各波列的振動(dòng)方向和振動(dòng)初相位都不相同。獨(dú)立(不同原子發(fā)的光)兩獨(dú)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(shè)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(fù)制相干光獨(dú)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(diǎn)發(fā)的光分為兩部分，然后再使這兩部分疊加起來(lái)由于這兩部分光的相應(yīng)部分實(shí)際上都是來(lái)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(shí)到達(dá)狹縫1和2，1和2相當(dāng)于兩個(gè)子波源。因它們發(fā)出的光來(lái)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(wú)限小空間相干性第十

4、章光的干涉同頻率、同振動(dòng)方向兩列光波10.1干涉的光強(qiáng)分布P點(diǎn)的光強(qiáng)度I：P點(diǎn)的光強(qiáng)度I：平均光強(qiáng)：（1）非相干光（2）相干光平均光強(qiáng)：▲(k=0,1,2,3…)▲(k=0,1,2,3…)P點(diǎn)光強(qiáng)度：干涉相長(zhǎng)（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(shí)驗(yàn)設(shè)兩列光波的波動(dòng)方程分別為：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)裝置p楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)波程差實(shí)驗(yàn)裝置p加強(qiáng)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(shí)，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(shí)，一定時(shí)，若變化，則將怎樣變化？1）討論條紋間距12340(白色）較高級(jí)次上，條紋相互重合以致模糊不清各光的第一級(jí)明條紋各光的第二級(jí)明條紋紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫頻率遞增，波長(zhǎng)遞減2）條紋間距與的關(guān)系如何？一定時(shí)，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(jí)明紋到同側(cè)的第四級(jí)明紋的距離為7.5mm,求單色光的波長(zhǎng);(2)若入射光的波長(zhǎng)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(shí)反射光的相位較之入射光的相位躍變了，相當(dāng)于反射光與入射光之間附加了半個(gè)波長(zhǎng)的波程差，稱為半波損失.PMLC解計(jì)算波程差BA12,求第一次測(cè)到極大時(shí)，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(dāng)一射電星從地平面漸漸升起時(shí)，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(zhǎng)為例2射電信號(hào)的接收取極大時(shí)考慮半波損失時(shí)，附加波程差取均可，符號(hào)不同，取值不同，對(duì)問(wèn)題實(shí)質(zhì)無(wú)影響.注意ACB1210.6光程與光程差提出一個(gè)問(wèn)題··d’abλ真空中?─真空中波長(zhǎng)介質(zhì)中··abnd’λn媒質(zhì)?n─介質(zhì)

7、中波長(zhǎng)··d’abλ真空中?─真空中波長(zhǎng)光程：光程差例：雙縫干涉中，入射光波長(zhǎng)為?，雙縫至屏的距離為D，在一個(gè)縫后放一厚為b的透明薄膜，此時(shí)中央明紋處仍為一明紋，求該明紋的干涉級(jí)。S1S2dDXOPnbO解：例：楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)，用透明片遮住上縫，發(fā)現(xiàn)中央明紋向上移動(dòng)了3個(gè)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(cè)量與光波波長(zhǎng)同數(shù)量級(jí)的長(zhǎng)度PS1S20123解：10.6.2薄透鏡的等光程性平行光波A、B、C到達(dá)F點(diǎn)后，各光線光程相同，相差為0，干涉加強(qiáng)平行光通過(guò)透鏡后，光線會(huì)聚在焦點(diǎn)，形成一亮點(diǎn)。在焦點(diǎn)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(kuò)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(lái)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