大学物理学（少课时）教学课件作者邹艳第十二章光的干涉和衍射课件.ppt

进一步的研究表明： 子波在 点引起的振动振幅 并与 有关 . ：波阵面上面元 (子波波源) 点振动是各子波在此产生的振动的叠加 . ： 时刻波阵面 * 两类衍射方式: (2) 夫琅和费衍射 远场衍射 S* (1) 菲涅耳衍射 衍射屏 观察屏 近场衍射 S* S * 单缝衍射实验装置 屏幕 三、单缝衍射 考虑屏上的P点(它是? 衍射角平行光的会聚点)： 当? = 0时,P在O点, 这些平行光到达O点是没有相位差的。为中央亮纹的中心； （衍射角 =0） 2.衍射图像的分布规律　 ----菲涅耳半波带法 S * f f ? a ? ? 透镜L? 透镜L · P A B 缝平面 观察屏 0 ? 当 ? ? 时,相应P点上升，各条光线之间产生了相位差，所以光强减小； 到什么时候光强减小为零呢? 或者说, 第一级暗纹的 ?是多大呢? S * f f ? a ? ? 透镜L? 透镜L · P A B 缝平面 观察屏 0 ? 单 缝 衍 射 （衍射角 ：向上为正，向下为负） 衍射角 ?为缝边缘两条光线在P 点的光程差 所以两个“半波带”上发的光，在P点处干涉相消， 就形成第一条暗纹。 当光程差 ? = a sin ? = 2× ?/2 时, 如图所示，可将缝分成了两个“半波带”： 两个“半波带”上相应的光线1与1’在P点的相位差为?， ? -----衍射角. a ? 1′ 2 B A 半波带 半波带 1 2′ λ/2 半波带 半波带 1 2 1′ 2′ 两个“半波带”上相应的光线2与2’在P点的相位差为?， 当? = 2? 时，可将缝分成四个“半波带”，它们发的光在 P 处两两相消，又形成暗纹…… 当? 再? ，? =3?/2时，可将缝分成三个“半波带”， a λ/ 2 B A ? ? a B A λ/ 2 其中两个相邻的半波带发的光在 P 点处干涉相消，剩一个“半波带”发的光在 P 点处合成，P点 处即为中央亮纹旁边的那条亮纹的中心。 菲涅耳半波带的数目决定于 对应沿?方向衍射的平行光狭缝，波阵面可分半波带数 1、N 由 a、?、 ? 确定 2、N不一定是整数。 反射光总的光程差为： 光线垂直入射时 当光线垂直入射时 当 时 当 时 注意：透射光和反射光干涉具有互 补 性 ，符合能量守恒定律. 透射光的光程差? (1)倾角i 相同的光线对应同一条干涉圆环条纹 2.干涉条纹特征： —等倾干涉 (2)不同倾角i 构成的等倾条纹是一系列同心圆环 (3)愈往中心，条纹级别愈高 d 一定时， *若改变d 即：中心O点处的干涉级最高 - d 中心向外冒条纹 ˉ d 中心向内吞条纹 L f P o r环 n1 n2 n i S i · (4)光源是白光 ˉ ? i ˉ ? k r - l ——彩色干涉条纹 利用反射光干涉相消来减少反射，增加透射。 3.应用：增透膜和增反膜 增透膜: 例如：照相机镜头、太阳能电池表面镀有增透膜。 例. 折射率 n=1.50的玻璃表面涂一层 MgF2(n=1.38),为使它在 550nm波长处产生极小反射，这层膜应多厚？ 最薄的膜 k=0 ，此时 解：假定光垂直入射 (n1n2n3), 不加?/2 如：照相机镜头呈现蓝紫色 —— 消除黄绿色的反射光。 增反膜 利用反射光干涉相长来减少透射，增加反射。 例如：激光谐振腔反射镜 H L ZnS MgF2 H L ZnS MgF2 在玻璃上交替镀上光学厚度均为?/4的高折射率ZnS膜和低折射率的MgF2膜，形成多层高反射膜。 多层高反射膜 【例题12-2】如图12-1所示，在折射率为1.50的平板玻璃表面有一层厚度为300nm，折射率为1.22的均匀透明油膜，用白光垂直射向油膜，问： （1）哪些波长的可见光在反射光中产生相长干涉? （2）哪些波长的可见光在透射光中产生相长干涉? 例题12-1图 （3）若要使反射光中λ=550nm的光产生相干涉，油膜的最小厚度为多少? 玻璃 油膜 反 射 相干光 空气 白光 00 . 1 = n 22 . 1 2 = n 50 . 1 3 = n 透射相干光 d 解：(1)因反射光的反射条件相同(n1n2n3)，故不计半波损失，由垂直入射i=0，得反射光相长干涉的条件为 由上式可得： k=1时：λ1=2×1.22×300/1=732nm 红光 k=2时：λ2=2×1.22×300/2=366nm