第二十二章光的干涉詳解演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)優(yōu)選第二十二章光的干涉目前二頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)光矢量：光強(qiáng)Ｉ0.400.450.500.550.600.650.700.75紫藍(lán)青綠黃橙紅二.光是電磁波1、人眼對(duì)于顏色的感覺(jué)是由光的頻率決定的2、引起眼睛視覺(jué)效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)的是光波的電場(chǎng)3、人眼及物理儀器檢測(cè)光的強(qiáng)度是由波的能流密度決定的目前三頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)第22章光的干涉(InterferenceofLightWave)目前四頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)本章介紹思路：§22.1楊氏雙縫干涉§22.2相干光§22.5光程§22.6薄膜干涉（一）——等厚干涉§22.7薄膜干涉（二）——等傾干涉§22.8邁克爾遜干涉儀一、基本原理二、典型現(xiàn)象三、重要應(yīng)用 目前五頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)·三.光波的疊加P12r1r2··討論1.非相干疊加2.相干疊加(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動(dòng)方向平行目前六頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)(1)相長(zhǎng)干涉（明）(2)相消干涉（暗）如果如果目前七頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)3干涉現(xiàn)象的光強(qiáng)分布圖象如目前八頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)相位差:目前九頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)22.5光程介質(zhì)中相差：光程是一個(gè)折合量，在相位改變相同的條件下，把光在介質(zhì)中傳播的路程折合為光在真空中傳播的相應(yīng)路程改變相同相位的條件下1、定義光程：2、物理意義：真空中相差：目前十頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)光程差：由光程差計(jì)算相位差光程……多種介質(zhì)3、光程的計(jì)算目前十一頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)加強(qiáng)減弱(k=012……)加強(qiáng)和減弱的條件:相位:加強(qiáng)減弱(k=012……)光程差:目前十二頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動(dòng)方向平行目前十三頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)(1)熱輻射(2)電致發(fā)光(3)光致發(fā)光(4)化學(xué)發(fā)光自發(fā)輻射(5)同步輻射光源(6)激光光源受激輻射22.2相干光一.光源1普通光源的發(fā)光機(jī)制原子能級(jí)及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射波列波列長(zhǎng)

L=c普通光源的發(fā)光特點(diǎn):（1)一個(gè)原子每一次發(fā)光只能發(fā)出一個(gè)波列，（2)原子的發(fā)光是斷續(xù)的，（3)各原子的各次發(fā)光是完全相互獨(dú)立的。非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(同一原子先后發(fā)的光)目前十四頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)二從普通光源獲得相干光方法:分波陣面法分振幅法相干條件:(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動(dòng)方向平行相干光源:同一原子的同一次發(fā)光2.相干光源非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(同一原子先后發(fā)的光)分波陣面法*光源分振幅法目前十五頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)22.1楊氏雙縫干涉托馬斯?

楊一.楊氏實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象目前十六頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)p2、定量分析Ik012-1-24I0x0x1x2x-2x-1光強(qiáng)分布目前十七頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)

一定時(shí)，若變化，則將怎樣變化？

目前十八頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)用折射率

n=1.58

的很薄的云母片覆蓋在雙縫實(shí)驗(yàn)中的一條縫上，這時(shí)屏上的第七級(jí)亮條紋移到原來(lái)的零級(jí)亮條紋的位置上。如果入射光波長(zhǎng)為

550nm解

設(shè)云母片厚度為

d

。無(wú)云母片時(shí)，零級(jí)亮紋在屏上P點(diǎn)，則到達(dá)P

點(diǎn)的兩束光的光程差為零。加上云母片后，到達(dá)P點(diǎn)的兩光束的光程差為當(dāng)P點(diǎn)為第七級(jí)明紋位置時(shí)例求此云母片的厚度是多少？目前十九頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)P二、菲涅爾雙鏡目前二十頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)PL三、勞埃鏡接觸處,

屏上O點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋半波損失相當(dāng)于入射波與反射波之間附加了一個(gè)半波長(zhǎng)的波程差?1s反相相干光源有半波損失無(wú)半波損失入射波反射波透射波透射波沒(méi)有半波損失?物象之間等光程原理光程1光程2光程3光程1=光程2=光程3目前二十一頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)分振幅法22.6薄膜干涉（一）等厚干涉目前二十二頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)二從普通光源獲得相干光方法:分波陣面法分振幅法相干光源:同一原子的同一次發(fā)光2.相干光源分波陣面法*光源分振幅法目前二十三頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)一、劈尖干涉亮紋暗紋討論：1）e相同的條紋在同一級(jí)上，稱為等厚干涉2）

e=0的棱邊處，是暗紋，這是半波損失一例證。4）任意相鄰明（暗）紋間距為L(zhǎng)光程差：3)相鄰明（暗）紋薄膜厚度差劈尖干涉目前二十四頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)入射光：?jiǎn)紊叫泄獯怪比肷鋏n介質(zhì)●A反射光1反射光2空氣一、劈尖干涉目前二十五頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)

每一條紋對(duì)應(yīng)劈尖內(nèi)的一個(gè)厚度，當(dāng)此厚度位置改變時(shí)，對(duì)應(yīng)的條紋隨之移動(dòng).干涉條紋的移動(dòng)目前二十六頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)例1、把金屬絲夾在兩塊平玻璃之間，形成劈尖，如圖所示，如用單色光垂直照射，就得到等厚干涉條紋。若單色光的波長(zhǎng)=589.3nm，金屬絲與劈尖頂點(diǎn)間的距離D=28.880mm，30條明紋間的距離4.295mm,求金屬絲的直徑d？Dθd解：Le明紋暗紋劈尖膜應(yīng)用之一：測(cè)量金屬細(xì)絲的直徑目前二十七頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)劈尖膜應(yīng)用之二：檢測(cè)工件表面的平整程度L明紋暗紋A●●BC●工件表面是上凸的。La工件表面是凹下去的。目前二十八頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)則：紋路深為：設(shè)：a是條紋彎曲深度，L是條紋間隔，精度可達(dá)0.1μm左右。而：h為紋路深度ekek+1LehaLah紋路深度的測(cè)量目前二十九頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)*

干涉圖樣：內(nèi)疏外密中心為暗點(diǎn)的圓環(huán)。*

明紋、暗紋條件：亮紋暗紋

牛頓環(huán)光路簡(jiǎn)圖平凸透鏡平晶分束鏡M.So顯微鏡21erO●●●Rer*

明（暗）環(huán)的半徑：明環(huán)半徑暗環(huán)半徑反射光透射光中心為亮點(diǎn)的圓環(huán)。二、牛頓環(huán)目前三十頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、牛頓環(huán)1、實(shí)驗(yàn)裝置2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象目前三十一頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)21erO●●●Rer3、定量分析目前三十二頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)4、牛頓環(huán)應(yīng)用測(cè)量未知單色平行光的波長(zhǎng)檢測(cè)光學(xué)鏡頭表面曲率是否合格不合格！目前三十三頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)33.7薄膜干涉（二）等傾干涉n2>n1兩相干光的光程差亮紋暗紋n1n2n1F●eγB2C1P●DiA●γ41點(diǎn)光源照射時(shí)的干涉條紋分析n1n2

n1

eS●iiLfF●ii●P●P’

rk環(huán)1)干涉條紋是圓環(huán)：越靠近中心，環(huán)紋級(jí)次越高，中心處級(jí)次最高2)中心處：3）膜厚每增大，中心冒出一個(gè)亮斑4）相鄰圓環(huán)角間距：內(nèi)疏外密e大紋密n大紋密目前三十四頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)en介質(zhì)●A反射光1反射光2空氣21erO●目前三十五頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)22.7薄膜干涉（Ⅱ）——等傾干涉一、實(shí)驗(yàn)裝置二、定量分析DnF●eγB2C1P●iA●γ目前三十六頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前三十七頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)n

eS●iiLfF●ii●P●P’Rk環(huán)1)干涉條紋是圓環(huán)：越靠近中心，環(huán)紋級(jí)次越高，中心處級(jí)次最高2)中心處：3）膜厚每增大，中心冒出一個(gè)亮斑4）相鄰圓環(huán)角間距：內(nèi)疏外密e大紋密n大紋密目前三十八頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)~！~擴(kuò)展光源目前三十九頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)1)增透膜對(duì)某一特定波長(zhǎng)，反射干涉相消，透過(guò)相長(zhǎng)。2)高反膜

對(duì)某一特定波長(zhǎng)使反射率大大加強(qiáng)，透射率相應(yīng)減少。三、應(yīng)用——增透膜、增反膜3)干涉濾光層

多層膜可使從白光中獲得特定波長(zhǎng)范圍的光。目前四十頁(yè)\總數(shù)四十二頁(yè)\編于十七點(diǎn)

例3:為了利用光的干涉作用減少玻璃表面對(duì)入射光的反射，以增大透射光的強(qiáng)度，常在儀器鏡頭(折射率為1.50)表面涂敷一層透明介質(zhì)膜

(多用MgF2，折射率為1.38),稱為增透膜。若使鏡頭對(duì)人眼和照相機(jī)底片最敏感的黃綠光(

=550nm)反射最小，試求介質(zhì)膜的最小厚度。

解:因上、下表面反射光都有半波損失由干涉相消條件得所以按題意求氟化鎂薄膜厚度的最小值，故應(yīng)取k=