1、波動光學,第十九章 光的干涉,第二十章 光的衍射,第二十一章 光的偏振,第十九章,光的干涉,光的干涉,1 理解相干光的條件及獲得相干光的方法.,2 掌握光程的概念以及光程差和相位差的關系，理解在什么情況下的反射光有相位躍變.,3 能分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置.,4 了解邁克耳孫干涉儀的工作原理.,教學基本要求,光是一種電磁波,真空中的光速,光矢量 用 矢量表示光矢量, 它在引起人眼視覺和底片感光上起主要作用 .,19.1 楊氏雙縫干涉,一 楊氏雙縫干涉實驗,波程差,19.1 楊氏雙縫干涉,減弱,暗紋,波程差,明暗條紋的位置,白光照射時，出現(xiàn)彩色條紋,二 雙縫干涉光強分布,合光

2、強,暗紋中心，合振幅為零，光的強度為零,明紋中心，合振幅為2E1，光的強度為 (2E1)2,波長不同條紋間距不同,解 （1）,（2）,一 相干光,普通光源發(fā)光特點： 原子發(fā)光是斷續(xù)的，每次發(fā)光形成一長度有限的波列, 各原子各次發(fā)光相互獨立，各波列互不相干.,1）普通光源的發(fā)光機制,19.2 相干光,2）相干光的產(chǎn)生的方法,1、分振幅法,2、分波陣面法,光的能量一部分反射，另一部分折射。,1、分振幅法：,波線沿波的傳播方向的假象射線 波面振動位相相同的質(zhì)元構成的假想曲面,平面波波面為平面 球面波波面為球面,波線與波面的關系：,波面與波線互相垂直,2）分波陣面法,將點光源的波陣面分割為兩部分，使之

3、分別通過兩個光具組，經(jīng)反射、折射或衍射后交迭起來，在一定區(qū)域形成干涉。,2、分波陣面法,二 菲涅耳雙 鏡實驗,三 勞埃德鏡實驗,半波損失 ：光從光速較大的介質(zhì)射向光速較小的介質(zhì)時反射光的相位較之入射光的相位躍變了 ， 相當于反射光與入射光之間附加了半個波長的波程差，稱為半波損失.,P,M,一 光程,光在真空中的速度,光在介質(zhì)中的速度,介質(zhì)中的波長,19.3 光程,波程差,相位差,物理意義：光程就是光在介質(zhì)中通過的幾何路程 , 按相位變化相等折合到真空中的路程.,介質(zhì)中的波長,1) 光程: 介質(zhì)折射率與光的幾何路程之積 =,2）光程差 (兩光程之差),光程差,相位差,二 透鏡不引起附加的光程差,

4、L,三 薄膜干涉,19.4 薄膜干涉,反射光的光程差,加 強,減 弱,透射光的光程差,注意：透射光和反射光干涉具有互 補 性 ，符合能量守恒定律.,當光線垂直入射時,當 時,當 時,解 (1),綠色,(2) 透射光的光程差,紅光,紫光,增透膜和增反膜,利用薄膜干涉可以提高光學器件的透光率 .,取,（增強）,氟化鎂為增透膜,則,一 劈 尖,明紋,暗紋,薄膜干涉的特例 劈 尖和牛頓環(huán),3）條紋間距（明紋或暗紋）,2）相鄰明紋（暗紋）間的厚度差,每一條 紋對應劈尖 內(nèi)的一個厚 度，當此厚 度位置改變 時，對應的 條紋隨之移 動.,4 ）干涉條紋的移動,解,劈尖干涉的應用,3）檢驗光學元件表面的平整度

5、,4）測細絲的直徑,二 牛頓環(huán),由一塊平板玻璃和一平凸透鏡組成,光程差,牛頓環(huán)實驗裝置,光程差,暗紋,例2 用氦氖激光器發(fā)出的波長為633nm的單色光做牛頓環(huán)實驗，測得第個 k 暗環(huán)的半徑為5.63mm , 第 k+5 暗環(huán)的半徑為7.96mm，求平凸透鏡的曲率半徑R.,解,G,解 1）條紋為同心圓,明紋,總結,1）干涉條紋為光程差相同的點的軌跡，即厚度相等的點的軌跡,2）厚度線性增長條紋等間距，厚度非線性增長條紋不等間距,3）條紋的動態(tài)變化分析（ 變化時）,4 ）半波損失需具體問題具體分析,單色光源,反射鏡,反射鏡,一 邁克耳孫干涉儀,19.5 邁克耳孫干涉儀,光程差,反射鏡,反射鏡,單色光源,邁克爾孫干涉儀的主要特性,兩相干光束在空間完全分開，并可用移