工程光学-第12.2节 杨氏干涉实验.ppt

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1、第十二章光的干涉和干涉系统本章内容§12.1光波干涉的条件§12.2杨氏干涉实验§12.3干涉条纹的可见度§12.4平板的双光束干涉§12.5平行平板的多光束干涉及其应用§12.6现代干涉技术和干涉系统深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验杨氏双缝干涉1801年，杨氏首次用分波前（波阵面）的方法实现了光的干涉。他把单个波前分解为两个波前以锁定两个光源之间的相位差，从而获得相干光的干涉。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，为光的波动说的确立奠定了基础。托马斯杨（1773-1829）示意图干涉图样深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验干涉图样的计算由光

2、源S1、S2发出的光波来源于同一光波频率&振动方向相同初相位差为常数dr1r2yxDzSP(x,y,D)xyOS1S2光强I的强弱取决于光程差深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验干涉图样的计算光程差的计算：dr1r2yxDzxyOSS1S2P(x,y,D)深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验干涉图样的分析干涉图样的意义：光强I只随x坐标值变化x干涉图样是垂直于x轴的条纹亮条纹暗条纹亮条纹暗条纹同一条纹上任意一点到两个光源的光程差是恒定的（亮纹/暗纹的级次）深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验干涉图样的分析干涉图样的意

3、义：光强I只随x坐标值变化干涉条纹代表着光程差的等值线相邻两个干涉条纹间的光程差变化一个波长，相位差变化2干涉图样是垂直于x轴的条纹亮条纹暗条纹dr1r2yxDzxyOS1SP(x,y,D)S2同一条纹上任意一点到两个光源的光程差是恒定的深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验干涉图样的分析干涉条纹的间距：定义会聚角：两条相干光线的夹角x亮条纹暗条纹dr1r2yxDzxyOS1SP(x,y,D)S2具有普遍意义，适用于任何干涉系统eem+1mm1深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验干涉图样的分析条纹间距的影响因素：1.相干

4、波源到接收屏之间的距离D2.两相干波源间的距离d会聚角3.波长思考：若移动光源S的位置会有什么影响？x亮条纹暗条纹dr1r2yxDzxyOS1SP(x,y,D)S2eem+1mm1x0白光的干涉条纹白条纹应用：测波长深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验干涉图样的分析【例】两个长100mm的抽成真空的气室置于杨氏装置中的两小孔前，当以波长为589nm的平行纳光通过气室垂直照明时，在屏幕上观察到一组稳定的干涉条纹。随后缓慢将某种气体注入气室C1，观察到条纹移动了50个，试讨论条纹移动的方向并求出注入气体的折射率n。C1C2S1S2P1nP

5、0应用：测量厚度或折射率，或测量微小改变量深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验干涉图样的分析【例】波长为600nm的纳光照射在一双缝上，在距双缝100cm的观察屏上测量20个条纹共宽2.4cm,试求双缝之间的距离。深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验两个点源在空间形成的干涉场两个点源形成的干涉场是空间分布的干涉条纹应是空间位置对点光源等光程差的轨迹dr1r2zxyOS1SP(x,y,D)S2双曲面等光程差面深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验两个点源在空间形成的干涉场三维空间的干涉结果为等光程差面局部的条纹形状不同等距直条纹双

6、曲线状条纹圆环形条纹深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验分波前干涉的其它实验装置菲涅耳双面镜：深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验分波前干涉的其它实验装置菲涅耳双棱镜：深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验分波前干涉的其它实验装置洛埃镜：存在“半波损失”深圳大学光电工程学院§12.2杨氏干涉实验分波前干涉的其它实验装置比累对切透镜：深圳大学光电工程学院作业：P374No.4、No.5§12.2杨氏干涉实验深圳大学光电工程学院