大学物理下-光的干涉.ppt

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1、光的干涉复习课,一、基本要求,1理解获得相干光的基本方法，掌握光程的概念；,2会分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置和条件；,3了解迈克耳孙干涉仪的工作原理。,二、基本内容,1获得相干光的基本方法（波阵面分割法，振幅分割法）,2光程,（1）光在折射率n的介质中，通过的几何路程L所引起的相 位变化，相当于光在真空中通过nL的路程所引起的相位变化。,3、相长干涉和相消干涉的条件,4杨氏双缝干涉（波阵面分割法）,得：明纹位置,暗纹位置,条纹间距,4薄膜干涉（振幅分割法）,入射光在薄膜上表面由于反 射和折射而分振幅，在上、下 表面的反射光干涉,反射光的干涉公式：,b、透射光的干涉,（1）劈尖干

2、涉,（减弱暗纹）,相邻两明（暗）条纹处劈尖厚度差,(若，则),平行于棱边的明暗相间的直条纹,相邻明(暗)条纹间距：,（2）牛顿环干涉,干涉条纹是以接触点为中心的同心圆环，,其中R为透镜的曲率半径,暗环半径,其明环半径,讨论：中间一点是暗圆斑；条纹不是等间距的，越外越小 中间填充介质，仍有一条光线 有半波损失:,明环：,暗环：,（3）增透与增反,增透：,增反：,利用振幅分割法使两个相互垂直的平面镜形成一等效的空气薄膜，产生干涉。,视场中干涉条纹移动的数目与相应的空气薄膜厚度改变（平面镜平移的距离）的关系,5迈克耳孙干涉仪,三、讨论,1单色光垂直入射劈尖，讨论A、B处的情况,暗,2杨氏双缝干涉中，

3、若有下列变动，干涉条纹将如何变化,（1）把整个装置浸入水中此时波长为，则条纹变密,（2）在缝S2处慢慢插入一块厚度为t介质片，,（3）将光源沿平行S1S2连线方向作微小移动,图示S向下移动，此时，于是中央明纹的位置向上移动（为什么？）,3图示，设单色光垂直入射，画出干涉条纹（形状，疏密分布和条纹数）,（1）上表面为平面，下表面为圆柱面的平凸透镜放在平板玻璃上。,由图知可得明条为8条，暗条为7条的直线干涉条纹（图示）。,（2）平板玻璃放在上面，下面是表面为圆柱面的平凹透镜。,同理，由,讨论：,分别写出左右两侧的反射 光的光程差表示式（对应同一厚度）,与,左右两侧明暗相反的半圆环条纹（图示）,可见

4、，对应同一厚度处，左 右两侧的光程差相差半波长，即左边厚度 处为暗纹时，右 边对应厚度 处却为明纹，反之亦然，因此可观察到的牛顿环的图样是：,四、计算,由暗条纹条件得,已知N处为第七条暗纹，所以取，得,方法2：劈尖相邻明条（暗条）间的垂直距离为，今有七条暗纹，棱边为明条纹，则其厚度,解（1）设在A处，两束反射光的光程差为,若计算透射光，图示,由图示几何关系知（设A处环半径r）,（2）,代入式（1）得,为正整数，且,解：在油膜上、下两表面反射光均有相位跃变，所以，两反射光无附加光程差,3折射率为n=1.20的油滴在 平面玻璃（折射率为 上 形成球形油膜，以 光 垂直入射，观察油膜反射光的干涉条纹

5、，求若油膜中心最高点与玻璃平面相距1200nm，能观察到几条明纹？,因此明纹条件满足,（1）,讨论：当油膜扩大时，条纹间距将发生什么变化？,（不变，变小，变大）,变大！,光的衍射光的偏振复习课,一、基本要求,1了解惠更斯菲涅耳原理,2掌握单缝夫琅禾费衍射的条纹分布，以及缝宽，波长等对衍射条纹的影响,3理解光栅衍射方程，会分析光栅常数，光栅缝数N等对条纹的影响,4理解线偏振光获得和检验的方法，马吕斯定律,二、基本内容,1单缝夫琅禾费衍射,（1）半波带法的基本原理,（2）明暗条纹的条件,第一步分 光的衍射,（3）明暗纹中心的位置,线宽度,明条纹宽度,（4）条纹宽度,中央明条宽度：角宽度,斜入射：,

6、条纹位置：,2衍射光栅,（1）光栅衍射是单缝衍射和各缝干涉的总效果,（2）光栅方程,（3）缺级条件，当,同时成立时，衍射光第 级缺级且,（4）各主极大的位置,（1）角位置：,当 角很小时,（2）线位置,b、相邻主极大的间距,（1）角间距,（2）线间距,a、各主极大的位置,（5）斜入射时的光栅方程,(2)谱线缺级：,缺级条件：,（1）最大级数,a、垂直入射,（6）屏上最多可以看到的主极大的条数,b、斜入射,（1）可观测到的最大级数,上,下,（2）共可观测到,分辨率,4、x射线衍射布拉格衍射公式,掠射角；d晶格常数,2、马吕斯定律,3、布儒斯特定律：,1、偏振态,自然光、偏振光、部分偏振光,第二部

7、分：光的偏阵,自然光通过偏振片后，强度为,三、讨论,1由下列光强分布曲线，回答问题,各图的 等于多少？有哪些缺级?,讨论下列光线的反射和折射.,四、计算,在可见光范围内，满足上式的光波：,可允许在屏上x=1.5mm处的明纹为波长600nm的第二级衍射和波长为420nm的第三级衍射,（2）此时单缝可分成的波带数分别是,讨论：当单缝平行于透镜（屏）上下微小平移时，屏上的条纹位置是否也随之移动.,位置不变！为什么？,2双缝干涉实验中，缝距，缝宽，即双缝（N=2）的衍射，透镜焦距f=2.0m，求当 光垂直入射时，,（1）条纹的间距,（2）单缝中央亮纹范围内的明纹数目（为什么要讨论这一问题？）,解：分析

8、,双缝干涉却又受到每一缝（单缝）衍射的制约，成为一个双缝衍射，(图示衍射图样),（1）由 得明纹中心位置,因为,条纹间距,（2）欲求在单缝中央明纹范围内有多少条明纹，需知缺级条件,因为，即出现缺级现象,所以，在单缝中央明级范围内可以看到9条明纹(-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4),解（1）由光栅方程，有,已知,得,又因第4级缺级，则由，得,（2）设，则,可以见到（k=9条)，包括零级明纹，但是：由于有缺级，则可见到15条,（3）此时屏上条纹不再对称，在一侧有,另一侧有,当 时，,时，,4将一束自然光和线偏振光的混合光垂直入射-偏振片若以入射光束为轴转动偏振片，测得透射光强度的最大值是最小值的3倍，求入射光束中自然光与线偏振光的光强之比值。,设线偏振光强为，其通过偏振片后的最小光强为零，最大光强为,所以透射光总强度：最小值为，最大值为,根据,