第19章光的干涉概要1.ppt

第19 章 光的干涉 n2 n3 n1 a b c d e 当 时， ① d ② ③ 图中入射光ab垂直入射在界面b点 bd 无半波损失，ce 有半波损失。 1 等倾干涉 n1 n2 n1 n2 d 1 2 A B C D Q P 薄膜干涉反射光光程差的计算 19.4 薄膜干涉 光程差： n1 n2 d 1 2 A B C D Q P n1 薄膜干涉条件（考虑到半波损失）： ① 干涉加强： ② 干涉减弱： 光1，光2两相干光的总光程差为： 等倾干涉：条纹级次取决于入射角的干涉。 n1 n2 d 1 2 A B C D Q P n1 3 4 G F 透射光的干涉： 例. 用波长为550nm的黄绿光照射到一肥皂膜上，沿与膜面成 60°角的方向观察到膜面最亮。已知肥皂膜折射率为1.33，求此膜至少是多厚？若改为垂直观察，求能够使此膜最亮的光波长。 解 空气折射率n1 ≈ 1，肥皂膜折射率n2 = 1.33。i = 30° 反射光加强条件： 解得 肥皂膜的最小厚度（k = 1） 垂直入射： λ1 = 649.0 nm （k = 1） 红 λ2 = 216.3 nm （k = 2） 不可见光 透镜镀膜 —— 薄膜干涉的应用 增透膜 反射光干涉相消条件： n = 1.38 n2 = 1.5 n1=1.0 最薄的膜层厚度（k = 0）为： d n L 2 等厚干涉 （1）、劈形膜干涉 n d 暗纹 明纹 说明： 1. 条纹级次 k 随着劈尖的厚度而变化，因此这种干涉称为等厚干涉。条纹为一组平行与棱边的平行线。 2 . 由于存在半波损失，棱边上为零级暗纹。 相邻条纹所对应的厚度差： 几个计算问题： 条纹宽度 劈尖的夹角 思考: 1. 如果劈尖不是空气而是介质,n≠1,结论如何? 2. 如果劈尖角变大(或变小),条纹如何变化? 3. 如果劈尖上板向上(下)移动,条纹怎样变化? ① 当平行光垂直照射空气劈尖时，干涉条纹为平行于 劈尖棱的明暗相间的等距直条纹； ② 在劈尖棱处为零级暗条纹。 ③ 条纹宽度为 l =? / ( 2? )，? 越小，条纹越疏. ④ 相邻明纹或（暗纹）所对应的膜厚之差为?/2 。 结论： 请同学们做好笔记！ * * * * * * 微粒说与波动说之争 牛顿的微粒说： 光是由光源发出的微粒流。 惠更斯的波动说： 光是一种波动。 光的电磁本性 1801年，英国物理学家托马斯·杨（T. Young，1773-1829）首先利用双缝实验观察到了光的干涉条纹，从实验上证实了光的波动性。 1865年，英国物理学家麦克斯韦从他的电磁场理论预言了电磁波的存在，并认为光就是一种电磁波。 电磁波谱 可见光的波长范围： 400 nm～ 760 nm 肥皂泡或光碟表面上的彩色花纹，都是光的波动特性所引发的一种现象。 波动光学：以光的波动特性为基础，研究光的传播及其规律的学科。 相干光：能够满足干涉条件的光。 相干光源：能产生相干光的光源。 两个独立光源发出的光不可能产生干涉 干涉条件： 频率相同，振动方向相同，有恒定的相位差。 激光光源是相干光源 19.1 相干光 干涉的明、暗纹条件： 光源的初相 干涉加强 干涉减弱 相干光的获得方法 原则是“一分为二” ，有分波阵面法和分振幅法两种 分波阵面法 分振幅法 1 1 2 2 P 线光源 分波阵面法获得相干光 19.2 杨氏双缝干涉 设两列光波的波动方程分别为： r2 r1 ? P S s1 s2 D d o 实验中，一般 D 约1 m ，而 d 约 10-4 m x 当 两列光波的传播距离之差： 干涉加强 干涉减弱 光干涉条件： k = 0 , 1 , 2 , …… 暗纹中心的位置 k = 1 , 2 , 3 , …… 明纹中心的位置 k = 0 ，0 级明纹 k = 1 ，1 级明纹 k = 2 ，2 级明纹 k = 1 ，1 级明纹 k = 2 ，2 级明纹 屏幕中央（k = 0）为中央明纹 其中 k 称为条纹的级数 定义相邻两个暗纹极小值间的距离为明纹宽度： 定义相邻两个明纹极大值间的距离为暗纹宽度： 相邻两明纹或暗纹间的距离 条纹位置和波长有关，不同波长的同一级亮条纹位置不同。因此，如果用白光照射，则屏上中央出现白色条纹，而两侧则出现彩色条纹。 条纹间距与波长成正比，因此紫光的条纹间距要小于红光的条纹间距。 说明： 明纹中心的位置 条纹间距 一定时，若 变化，则 将怎样变化？