大学物理学光干涉ppt课件.ppt

1,光学,光的干涉光的衍射光的偏振,2,光的干涉,1、光强与光源,2、光的分波振面干涉,3、光的分振幅干涉,3,惠更斯原理,媒质中波动传到的各点，都可看作是发射子波的波源；在其后的任一时刻，这些子波的包迹就决定新的波振面。,衍射,球面波,平面波,4,1、光强与光源,一、光强,平面波,平均值,电场强度的平方对观测时间取平均,则,5,二、光波干涉,对于相干波源,光源,用光强表示,6,三、光源发光的特点,四、相干光的获得,7,2、光的分波振面干涉,390455492577597622780nm 紫 蓝 绿 黄 橙 红,8,p,D,S,O,2a,一、双缝实验,加强,消弱,明纹,暗纹,10,明纹位置,暗纹位置,明纹，暗纹间距,讨论 : D 2a,11,p,D,S,O,2a,一、双缝实验,12,明纹,暗纹,=,明纹位置,暗纹位置,条纹间距,13,S,1,2,3,4,二、洛埃镜实验,14,三、菲涅耳双镜实验,S,1,2,3,4,A,15,镜面夹角,两虚光源夹角,D,L,A,B,16,例、已知,求： 1、 明纹间距 2、 能看见几条明纹,1、,2、,0.5mm,17,3、光的分振幅干涉,一、光程，光程差：,真空,明纹,暗纹,界质中,明纹,暗纹,折射定率,18,明纹,暗纹,光程,光程差,p,d,n,19,例1、杨氏双缝实验中，P为屏上第五级亮纹所在位置。现将 一 玻璃片插入光源 发出的光束途中，则P点变为中央 亮条纹的位置，求玻璃片的厚度。,解、没插玻璃片之前二光束的光程差为,已知: 玻璃,插玻璃片之后二光束的光程差为,20,二、薄膜干涉,n,1,2,3,4,A,B,c,E,G,21,考虑1光线反射时的半波损失,=,亮,暗,22,1、等倾干涉,h一定,A、 光程差是倾角的函数， 各级亮条纹，随倾角 变化，一个确定的亮 纹上，倾角是一个定值。,B、 干涉条纹出现在光线的交点。 对于平行光线，可用透镜 聚焦， 拍照时胶片应放 在焦平面。 透镜有两个作用： 出现干涉条纹， 增加条纹亮度。,C、 透涉光无位相突变， 干涉条纹的形状与反射光的互补。,23,2、等厚干涉，,倾角一定 I=0,厚度相等处，出现干涉条纹一样。条纹出现在表面附近。用肥皂液实现等厚干涉,h=0 处是明暗条纹的条件,明纹,暗纹,24,三、薄膜干涉的应用： 等厚干涉,明纹对应的厚度,相邻明纹的厚度差,讨论：,上表面平移,25,例1、已知契形平面玻璃的折射率,用读数显微镜测出21条干涉条纹的间距为1.844mm,所用激光波长,求、玻璃两表面的夹角,解、,26,例2、在玻璃表面镀一层均匀薄膜， 为使可见光中对人眼最敏感 的光反射相消，求膜的最小 厚度。,玻璃,空气,暗纹,减反膜增透膜,27,牛顿环,透射光,光学,明,暗,几何,暗环,28,迈克耳孙干涉仪,长度单位米的定义,L,1,2,米是电磁波在真空中在1/299792458s的时间间隔内行进路程的长度,29,例3: 空气中有一厚度为 的薄油膜,油的折射率为1.5, 用白光垂直照射到膜上,问那些波长的光反射最强?,解: 薄膜干涉加强的条件为,30,例4: 用尖劈干涉条纹测细丝直径,方法是将细丝夹在两块 平板玻璃之间形成空气尖劈,观察板面上的条纹间距 即可算出细丝直径.设金属丝与棱边的距离为 L , 相 邻明(暗)纹间距为 .证明金属丝的直径为:,证明: 图示,光学,31,例5: 一薄膜n=1.40。放在迈克耳孙干涉仪的一臂上，以波 长为 之光照射，若出现7.0条干涉条纹移 动，问薄膜厚度为多少？,解：薄膜插入一臂中，两光束光程差改变量为,条纹级数改变量为,32,问题：1、为什么叫分波振面？分振幅？ 2、杨氏双缝干涉和尖劈干涉条纹高级次出现在那里？ 3、用屏幕观察杨氏双缝干涉条纹，中央为零级亮纹， 两侧远离中央区为什么看不到条纹？,1,2,3,33,光程差越大,级次越高.等倾干涉条纹的高级次出现在条纹的中心.当薄膜厚度增加时条纹中心应出现更高级次的条纹,原来的条纹将扩展半经.我们将看到中心点明暗交替变化,且不断“冒”出来新条纹.当薄膜厚度减小,情况相反.当光程差大到一定值则波动光学- 几何光学,=,亮,暗,讨论:,34,光的时空相干性,一、时间相干性：光源的单色性,原子发光持续的时间为,光波列长度,对波列有贡献的单色波的频率范围,35,明纹位置,36,相干长度,两波列到达相遇点的时间差,二、空间相干性：光源的大小,37,38,相干孔径角,光源的临界宽度,