《光的干涉_weib》PPT課件

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1、1第十六章光的干涉Whatislight?Plato的觀點(diǎn)，正確or錯(cuò)誤？光由光源發(fā)出ParticleOrWave?Newton的粒子說顏色解釋反射解釋折射解釋微粒說的困難微粒在介質(zhì)中并沒有走的更快。顏色的解釋沒有實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明，兩束光相交影子邊緣模糊Huygens的wave理論反射的解釋折射的解釋波前與子波影子邊緣模糊的解釋惠更斯原理能夠解釋光線傳至障礙物背后的物理現(xiàn)象惠更斯的理論表明：光似乎是波但如何證明光是波呢？波的典型特征是什么？15一、波的雙縫干涉*機(jī)械波知識(shí)回顧*機(jī)械波干涉條件：頻率相同，振動(dòng)方向相同，位相差恒定水波的干涉16觀察：r2-r1為定值意味著什么？？距離之差為常數(shù)？波

2、的雙縫干涉圖樣為一族雙曲線干涉圖樣，即振幅最大值以及振幅最小值出現(xiàn)的位置。S1S2問題：沿哪個(gè)方向能看見振幅的最大值？雙曲線雙曲線的漸近線1919S1S2dr1r2r2-r1=?相長干涉振幅最大值意味著：沿此方向可以看見振幅的最大值。相消干涉同理，振幅最小值意味著：沿此方向可以看見振幅最小值。相長相消以聲音為例子，波速為330m/s，頻率為500Hz同頻率的聲源相距d=2m哪些方向的同學(xué)能聽到加強(qiáng)的聲音，哪些方向的同學(xué)會(huì)完全聽不到聲音呢？動(dòng)畫聲音最強(qiáng)的方向：完全聽不到聲音的方向：坐在后排的同學(xué)，哪些位置聽到的聲音加強(qiáng)，哪些位置會(huì)減弱呢？S223S1dx0波源遠(yuǎn)處屏幕L當(dāng)且僅當(dāng)θ很小時(shí)相長干

3、涉相消干涉以聲音為例子，波長0.66m,兩個(gè)聲源距離d=2m，后排同學(xué)距離聲源L=10m。L=10mSilent與Loud的位置等間距分布。波長0.66m,d=2m波峰與波峰同時(shí)到達(dá)，相長干涉波峰與波谷同時(shí)到達(dá)，相消干涉聲音+聲音=安靜！光+光=黑暗？托馬斯-楊：光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)28楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)托馬斯·楊光加光能夠產(chǎn)生黑暗29明紋—相長干涉暗紋—相消干涉條紋間距以紅光為例0th1st1st30頻率相同、振動(dòng)方向相同、位相差恒定;機(jī)械波的干涉過渡到光的干涉相干波源相干光源普通光源一般不能直接產(chǎn)生相干光。普通光源較簡單的發(fā)光機(jī)制是原子躍遷發(fā)光：什么是發(fā)光？312、如何獲取相干光獲取相干光的方法

4、有：分割波陣面法：分割振幅法：3、光程與光程差、相位差波程光程折射率n與L的乘積n·L為光程。33同頻率的兩個(gè)波源的相位差的定義為：兩個(gè)波源的光程差的定義為：真空波長例如，λ=540nm的光在空氣中，水中，走1m的距離。其實(shí)就是同相的34相干長度能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的最大光程差稱為相干長度,相干長度等于波列的長度。光程差大于相干長度就沒有干涉現(xiàn)象發(fā)生。35楊氏雙縫干涉的拓展1、若將雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)裝置放入水中？！條紋會(huì)發(fā)生如何變化？利用楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)可以測量介質(zhì)密度。楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的拓展1斜入射的光的雙縫干涉會(huì)怎樣？正入射的零級光斜入射的零級光37波長λ=540nm，斜入射角為=10°，雙縫

5、距離為d=0.1mm，屏幕距離L=1m，則斜入射的條紋將上移多少距離？思路1：先求出原來的中心位置是多少級條紋是半波長的多少倍？原中心處是31級暗紋條紋間距，不會(huì)因斜入射而改變?。l紋上移距離S=3x=0.17m39思路2：已知正入射和斜入射的零級明紋位置，故正入射的零級光斜入射的零級光S兩個(gè)雙縫初始相位不同，即可等價(jià)于斜入射。如：測量相對論效應(yīng)的邁克爾遜-莫雷干涉儀利用雙縫干涉條紋測量未知物體的折射率。SS=dsinθ=(n-1)ll，折射率為n41如圖,在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中,已知雙縫間距離為0.60mm，縫和屏幕相距1.50m，若測得相鄰明條紋間得距離為1.50mm.(1)求入射光的波長．

6、(2)若以折射率n=1.30，厚度L＝0.01mm的透明薄膜遮住其中的一縫，條紋將上移多少距離？原來的中央明紋處，將變?yōu)榈趲准壝鳁l紋？隨堂練習(xí)1解:(1)由Δx＝Ｄλ/d，得λ＝Δxd/Ｄ＝1.50×10-3×0.60×10-3/1.50＝6.00×10-7(m)＝600(nm)S1S2r1r242思路2：轉(zhuǎn)換為斜入射，n=1.3,d=6*10-4,l=1*10-5,L=1.5,=1.5*10-3楊氏雙縫干涉表現(xiàn)了光的最基本的性質(zhì)若用太陽光做實(shí)驗(yàn)，能觀察到什么結(jié)果？楊氏雙縫干涉拓展三：45白光的雙縫干涉白光的波長范圍400nm-760nm紅光紫光波長越小，條紋越密集760nm400nm當(dāng)n

7、級紅光明紋位置大于(n+1)級紫光條紋位置時(shí)會(huì)發(fā)生光譜重疊楊氏雙縫干涉拓展四：勞埃德鏡與半波損失實(shí)際光源虛光源反射鏡x47實(shí)際光源虛光源反射鏡實(shí)際光源半波損失半波損失：光從空氣經(jīng)鏡面反射時(shí)，反射光光程要改變?chǔ)?2明紋結(jié)論與楊氏干涉恰好相反。所以，勞埃德鏡的中央暗紋驗(yàn)證了反射點(diǎn)存在半波損失。x另一種干涉裝置：勞埃德鏡暗紋中央為暗紋半波損失是所有波的共同特性4849光由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)光的相位會(huì)改變，光程改變/2，如由空