光的干涉现象与相干条.ppt

光的干涉现象与相干条件,11.1 干涉现象与 相干条件,一、基本概念,平均辐射强度,2、光程 光程差,-）,光程差,1、光矢量 光强,返回4,真空中波长为 的单色光，在折射率 n 的透明介质中从 A 传播到 B，两处相位差为 3，则沿此路径 AB 间的光程差为,相位差为 3 的两点几何距离为1.5 介，光程差为1.5 介n=1.5,介,A,B,n,分析：,例题,（A）1.5（B）1.5n（C）3（D）1.5/n,（A）1.5,3、单色光 复色光 准单色光,实际波列有限长复色光,间断振动,波列越长 单色性越好,单色光的波列无头无尾 无始无终。,二、相干光和相干条件,1、波的独立性原理和叠加原理,2、相干条件,在交叠区,当 I12 处处为0 时 I=I1+I2 称作非相干叠加 不相干。,I12不处处为 0 的条件相干条件,1）相同,3）相位差是常量,间的夹角 不随t变化，且,2）,满足相干条件,3、相干叠加光强分布,只是空间的函数，因此光强在空间呈稳定分布。,在=2m 处,=(2m+1)处,原子发光具有随机性、间断性，即使同一个原子发出的前后两列波，也很难保证同时满足三个相干条件。要获得相干光需要采取特殊的方法.,4、获得相干光的主要方法,分波阵面 法 具有确定相差的波阵面上的两个次级子光源是相干的。,分振幅干涉法,11.2 杨氏双缝干涉,S,d,一、现象,返回4,二、光强分布,=2k,=（2k+1）,（明）,（暗）,当,三、杨氏双缝实验条纹位置,明条纹中心：,暗条纹中心：,条纹宽度,条纹移动 N=4,例题 杨氏双缝实验，=500nm，在一光路中插入玻璃片（n=1.5）后0点变为4级明纹中心。求：玻璃片厚度e。,解：光程差改变,四、洛埃镜实验,D,直射光光程,反射光光程,？,思考：与杨氏双缝实验比干涉条纹有哪些相同、不同之处？,11.3 光的时空相干性,一、准单色光的谱线宽度,单色光,准单色光,光强降到一半时曲线的宽度 谱线宽度,返回4,二、准单色光双缝干涉条纹,0 1 2,不同波长的叠加 非相干叠加 光强叠加,总光强曲线,条纹消失的级次？,x,I,一、等倾干涉,（暗）,11.4 分振幅干涉,1、等倾干涉相长与相消的条件,To25,返回4,1、倾角相同的光线形成的干涉光光强相同。,问题：1、透射光的干涉情况如何？2、透镜换成眼睛能看到这些条纹吗？,2、所有的平行光汇聚在透镜焦平面上的同一点。使条纹的对比度更高。,3、透镜正放，焦面上条纹是一组同心圆。,2、等倾干涉的特点,例题,白光照射空气中的平行薄膜，已知h=0.34m，n=1.33 问：当视线与膜法线成 60o 和 30o 时观察点各呈什么颜色？,解,二、等厚干涉,第m条暗纹对应膜厚hm,相邻两条纹,中心间距,厚度差,1、劈尖薄膜的等厚干涉,2、等厚干涉的应用,玻璃 n1=1.5，镀MgF2 n2=1.38，放在 空气中，白光垂直射到膜的表面，欲使反射光中=550nm 的成分相消，求：膜的最小厚度。,反射光相消=增透,思考：若 n2n3 会得到什么结果？为什么望远镜的镜片有的发红，有的发蓝？,（1）增透膜与增反膜,效果最好,（2）测长度微小变化,（3）检查光学平面的缺陷,受热膨胀,干涉条纹移动,玻璃板向上平移,条纹整体移 l 改变 h,条纹偏向膜（空气）厚部表示平面上有凸起。,平面上有凹坑。,（4）测凸透镜的曲率半径,第 m 级暗环对应,半径 rm,牛顿环,膜厚,特点 级次内低外高 间距内疏外密,压,环外扩：要打磨中央部分,压,环内缩：要打磨边缘部分,（5）牛顿环在光学冷加工中的应用,11.5 迈克尔孙干涉仪,望远镜,实现等倾干涉,1、同心圆,3、中心级次,明暗不定,2、内疏外密,条纹特点,To17,返回4,望远镜,平移M1 h 变化 条纹分布变化,更高级次的环从中心“涌出”，所有的环都往外扩。,原最高级次的环从中心“缩进”，所有的环都往里缩。,2h 变化，条纹集体移一个间距。,条纹消失！,思考：尖劈（n）插入，条纹移N根，厚度？,用波长为的单色光垂直照射牛顿环装置，若使透镜慢慢上移到原接触点间距离为d，视场中固定点可观察到移过的条纹数目为多少根？,d,分析：,光程差改变，条纹移过 1 根；平移 d，L=2d；移过 N=2d/,例题,三、相干长度,第k 级,第k+1 级,重合,由于光源的非单色性,k 级以上条纹消失！,To16,双缝到第k 级明条纹中心的光程差,相干长度,作者 余 虹,