姚启钧编《光学教程》学习辅导

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1、第一章光的干涉一、基本要求1、理解光的迭加原理，掌握光的相干条件。并能分析各种干涉装置如何产生相干光？2、掌握光程差与位相差的关系。3、对杨氏双缝、牛顿环、平行平面薄膜、劈这几种干涉装置要求掌握以下几点：A、光程差公式。B、极大极小条件。C、干涉条纹的形状及随实验条件变化的变化情况。D、应用——测什么物理量，测量中用到的计算公式，分析出现的现象。4、了解“半波损失”，掌握在薄膜干涉中“半波损失”在光程差公式中体现的条件。了解迈克尔逊干涉仪中主要光学元件的作用，掌握其光路图，并能通过等效空气膜干涉分析干涉花样及花样的变化，还能对其主要应用作正确计算。二、内容小结一、光波75从波动观点

2、看，光波是一种电磁波，可见光波的范围为3900~7600（即，频率为3.9×1014Hz~7.8×1014Hz）。引起大多数光效应的主要是电磁波中的电矢量，因此，称电矢量为光矢量。1、沿X方向传播的单色平面简谐波的波函数（也称波动方程）为：方程中各特征量的物理意义及关系如下：（1）波速v，波长，周期T，频率，关系。真空中波长为，则介质中波长。（2）位相：位相差：，当时得位相差与光程差的关系：。（3）光强I=A2。一、光的迭加和干涉迭加原理：当两列或多列光波同时在同一介质中传播时，在它们交迭区域内每一点的振动是各列波在该点产生振动的迭加。1、相干迭加：当两列波在相遇点有相同的振动方向

3、和频率，且常数时，则会出现稳定的干涉条纹。A：当时，Imax=(A1+A2)2——相长B：当时，Imin=(A1+A2)2——相消75C：当A1=A2=A时，。D：对于多束光的相干迭加，若A1=A2=…=A，则迭加后光强在(nA)2与0之间。1、非相干迭加：如果两列光波在相遇点，常数，为时间的迅变函数，则不出现稳定的干涉。A：合振动光强：I=I1+I2B：对多光束光，如果A1=A2=…=In=I0，则合振动光强I=nI0。2、相干条件：A：相干光必须满足的条件：（1）在场点振动方向相同或有方向相同的振动分量；（2）振动频率相同；（3）有恒定的位相差。B：相干光波辅助条件：（1）振幅

4、相互接近，不能太悬殊；（2）两束光到达观察点的光程差不能太大，要求是同一批原子发出的光相遇。3、干涉条纹的可风度——描述干涉花样清晰程度的物理量。V=，它与光源的单色性、光源的大小及两束相干光波的相对强度有关。如果其它都是理想的条件下，两相干波振幅分别为A1，A2，则可见度V=。二、双光束分波前干涉1、干涉光强分布公式：I（P）=A21+A22+2A1A2cos=I1+I2+751、位相差：,一般地，因此。2、明纹位置：．3、暗纹位置：．4、涉条纹间隔：．5、注意：对于具体装置应先求出d，r0代入上述公式。二、薄膜干涉[分振幅干涉]1、菲涅尔公式：见教材P42，式１－３０~式１－３

5、３；正方向规定见，图1—16。要求：会用菲涅尔公式解释“半波损失”现象的产生。2、薄膜干涉光程差：薄膜干涉属于分振幅干涉，这是一种多光束干涉，在薄膜表面反射率较低的情况下，可作为双光束干涉处理，平行平面薄膜上、下表面反射光的光程差为。其中，是由“半波损失”差别决定的光程差：若上表面有“半波损失”，下表面无“半波损失”取。（；若上表面无“半波损失”，下表面有“半波损失”取。（；若上、下表面都有（或都无）“半波损失”则无项（或（。若薄膜上、下表面不完全平行，则对于薄膜附近的点上式近似成立。3、相长、相消条件：75相长（明）条件：。相消（暗）条件：。薄膜干涉分为等倾干涉和等厚干涉。1、等

6、倾干涉：，n1，n2一定，不同的i1或i2引起的条纹称等倾干涉条纹。等倾圆条纹的特点：（1）从中心到边缘干涉级逐渐减小；（2）从中心往外走，干涉环间距逐渐减小。2、等厚干涉：，n1，n2，i1或i2一定，不同的h形成不同的条纹称等厚干涉条纹。等厚干涉条纹决定于等厚点的轨迹。3、等厚干涉的应用：A：尖劈形薄膜干涉：条纹为一组平行于棱的平行线。对于光垂直照射：相邻两明（或暗）条纹的高度差；相邻两明（或暗）条纹的间距。B：牛顿环：条纹是以接触点为中心的同心圆环，在反射光中：明环的半径……；暗环的半径……。测量Ｒ或的公式：；。C：镀膜光学元件——增透膜。二、迈克尔逊干涉仪75条纹移动数目与

7、平面镜移动距离的关系：。一、举例分析一、思考题1、光的独立传播定律和光的迭加原理是否致？迭加和干涉有何区别与联系？答：光的独立传播定律是迭加原理的基础，正因为各列波相遇时互不干扰彼此独立，迭加原理才成立，波的迭加可分为相干迭加和非相干迭加两种情况，所以，波的干涉是波的迭加的一种特殊情况。2、有两列频率相同的光波在空间相遇后，若产生干涉，则该两列光波在相遇点应具备什么条件？答：应满足（1）两波在相遇点有固定的位相差；（2）两光波在相遇点振动方向沿同一直线；（3）两光波在