第21章光的干涉

習(xí)題課§21.1光源及光波的相干條件＊§21.5光波的空間相干性和時(shí)間相干性§21.2分波面兩光束干涉§21.3分振幅薄膜干涉＊§21.4邁克爾遜干涉儀第21章光的干涉卷首頁(yè)作業(yè)(1)習(xí)題:14,16,18預(yù)習(xí):§21.3大學(xué)基礎(chǔ)物理（3）電子教案21.1.1引言(1).微粒說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)之爭(zhēng)牛頓

惠更斯1850年5月6日，F(xiàn)oucault的實(shí)驗(yàn)證明章首頁(yè)§21.1光波的相干條件引言光源波的迭加相干條件21.1光源及光波的相干條件1.光的本質(zhì)2.光學(xué)分類(lèi)幾何光學(xué)物理光學(xué)波動(dòng)光學(xué)、量子光學(xué)現(xiàn)代光學(xué)激光、全息光學(xué)、非線(xiàn)性光學(xué)、付電磁波(真空)波粒二象性電磁波(以太)機(jī)械波微粒波動(dòng)

20世紀(jì)初1860年19世紀(jì)17世紀(jì)(2).過(guò)程里葉光學(xué)、光信息、光通訊章首頁(yè)21.1光源及光波的相干條件引言光源波的迭加相干條件21.1.2光源1.光源的分類(lèi)激光光源普通光源冷光源、熱光源2.熱光源發(fā)光特點(diǎn)各原子或分子發(fā)出的波列彼此完全獨(dú)立原子或分子發(fā)光是間歇的章首頁(yè)21.1光源及光波的相干條件引言光源波的迭加相干條件3.熱光源一般不能作為相干光源4.相干光源的獲得方法波面分割法振幅分割法振動(dòng)面分割法5.光矢量(或光振動(dòng))章首頁(yè)21.1光源及光波的相干條件引言光源波的迭加相干條件21.1.3同振向同頻率兩列單色1.合成波波動(dòng)方程平面波的迭加章首頁(yè)21.1光源及光波的相干條件引言光源波的迭加相干條件2.光強(qiáng)和平均光強(qiáng)的分布規(guī)律21.1.4相干迭加和相干條件1.非相干迭加章首頁(yè)21.1光源及光波的相干條件引言光源波的迭加相干條件2.相干迭加章首頁(yè)21.1光源及光波的相干條件引言光源波的迭加相干條件3.相干條件兩光波在相遇點(diǎn)的光程差不能太大兩光波在相遇點(diǎn)所產(chǎn)生的(2)補(bǔ)充條件：(1)必要條件：頻率相同的兩光波在相遇點(diǎn)有相同的振向和恒定的位相差光振動(dòng)的振幅相差不太大章首頁(yè)21.1光源及光波的相干條件引言光源波的迭加相干條件歷史上的著名方法條紋的分布規(guī)律§21.2分波面兩光束干涉21.2.1歷史上獲得相干光的著名方法1.楊氏雙縫2.菲涅爾雙面鏡3.洛埃德鏡.章首頁(yè)21.2分波面兩光束干涉歷史上的著名方法條紋的分布規(guī)律21.2.2干涉條紋的分布規(guī)律1.相干性分析先分析S為一個(gè)原子再考慮S為多個(gè)原子的情形的情形(以楊氏為例)章首頁(yè)21.2分波面兩光束干涉2.干涉條紋的分布規(guī)律3.明紋寬度和暗紋寬度明紋寬度和暗紋寬度相等，與級(jí)數(shù)k無(wú)關(guān)4.條紋分布特征歷史上的著名方法條紋的分布規(guī)律章首頁(yè)21.2分波面兩光束干涉反映的是光波空間的周期性，

一般的，2a在mm量級(jí)以下，D在m量級(jí)以下。3.洛埃德鏡中的半波損失干涉放大為光強(qiáng)分布空間的周期性,由?x間接測(cè)出.?x反映的是干涉場(chǎng)中光強(qiáng)分布的空間周期性,可通過(guò)歷史上的著名方法條紋的分布規(guī)律章首頁(yè)21.2分波面兩光束干涉光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)21.3.1光程和光程差1.光程概念的引入不同的介質(zhì)，則在真空中

在介質(zhì)中§21.3分振幅薄膜干涉21.3分振幅薄膜干涉在位相改變相同的條件下，nx可認(rèn)為是光在真空中所經(jīng)過(guò)的幾何路程，稱(chēng)為光程，用表示。若光通過(guò)章首頁(yè)作業(yè)(2)習(xí)題:19,24,28,30預(yù)習(xí):＊§21.42.薄透鏡不產(chǎn)生附加光程差薄透鏡光心主光軸付光軸主焦點(diǎn)付焦點(diǎn)焦平面透鏡可改變光線(xiàn)傳播方向在光路中放入薄透鏡不會(huì)光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)........引起附加光程差章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉21.3.2薄膜干涉概述各反射光線(xiàn)與入……相對(duì)光強(qiáng)……(3)(2)(1)反射光線(xiàn)1.相干性分析光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)射光線(xiàn)的相對(duì)光強(qiáng)章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉2.求光程差3.有關(guān)問(wèn)題的說(shuō)明±/2的符號(hào)選擇和k值范圍的確定透射光1′和2′的和n2<n1時(shí)反射透射的光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉21.3.3=f(i)薄膜的等傾k與i有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系1.單色點(diǎn)光源產(chǎn)生的等傾2.單色面光源產(chǎn)生的等傾干涉條紋光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)干涉條紋干涉條紋怎樣形成的？請(qǐng)點(diǎn)擊動(dòng)畫(huà)1請(qǐng)點(diǎn)擊動(dòng)畫(huà)2章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉3.等傾干涉條紋的定量分析(1)干涉條件(2)相鄰干涉圓環(huán)對(duì)應(yīng)傾角的變化光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉(3)討論“-”表明非間等距

膜越厚，條紋越密膜的折射率越高，條紋越密光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉21.3.4=f()-復(fù)色面光源的薄膜干涉條紋k與有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系例：利用薄膜干涉可測(cè)定膜的厚度和折光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)率（增透膜)或反射率（高反膜）等。射率、光的波長(zhǎng)、提高光學(xué)器件的透射章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉21.3.5=f(e)-等厚干涉條紋k與e有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系1.等厚干涉圖樣的位置分析2.劈尖

光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)(1)干涉條件章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉（3）兩個(gè)重要結(jié)果(4)應(yīng)用檢測(cè)表面光平程度(圖)光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)（2）條紋形狀章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉3.牛頓環(huán)(1)干涉條件?同劈尖?光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)（2）牛頓環(huán)裝置（3）條紋形狀●1.4章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉明環(huán)半徑公式暗環(huán)半徑公式證明提示：(3)應(yīng)用測(cè)檢驗(yàn)透鏡表面質(zhì)量⑵兩個(gè)重要公式光程和光程差薄膜干涉概述=f(i);f();f(e)章首頁(yè)21.3分振幅薄膜干涉裝置條紋的觀(guān)察用途21.4.1干涉儀的裝置＊§21.4邁克爾遜干涉儀章首頁(yè)21.4邁克爾遜干涉儀作業(yè)(3)習(xí)題:32,33預(yù)習(xí):§22-1,221.4.2等傾等厚條紋的觀(guān)察1.光路分析2.光程分析章首頁(yè)21.4邁克爾遜干涉儀裝置條紋的觀(guān)察用途3.等傾和等厚干涉條紋的控制，觀(guān)察等與不嚴(yán)格平行時(shí)，可觀(guān)察等厚傾干涉條紋干涉條紋章首頁(yè)21.4邁克爾遜干涉儀裝置條紋的觀(guān)察用途21.4.3干涉儀的用途2.測(cè)的原理3.測(cè)t(或n)的原理視場(chǎng)中的干涉條紋分布發(fā)生改變章首頁(yè)21.4邁克爾遜干涉儀裝置條紋的觀(guān)察用途＊§21.5光波的空間相干性和時(shí)間相干性21.5光波的空間相干性和…21.5.1干涉條紋的可見(jiàn)度21.5.2光波的空間相干性圖21.25光源寬度對(duì)干涉條紋可見(jiàn)度的影響條紋的可見(jiàn)度空間相干性時(shí)間相干性21.5光波的空間相干性和…干涉條紋可見(jiàn)度不為零的條件是

即光源縫寬度

對(duì)于給定寬度的縫光源，兩縫間沿波線(xiàn)垂直方向上，并不是任意兩處的光都能產(chǎn)生干涉.條紋的可見(jiàn)度空間相干性時(shí)間相干性圖21.26擴(kuò)展光