光学干涉复习纲要.ppt

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1、光的干涉复习摘要光的干涉复习摘要:一、基本要求1、理解获得相干光的方法;2、掌握光程的概念以及光程与相位的关系。3、能分析、确定双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置。4、了解迈克尔逊干涉仪的工作原理。光的干涉复习摘要:二、内容提要1、光传播的基本知识光是一种电磁波,可见光波长范围400~760nm;单色光由一种介质进入另一种介质时,由于折射率改变,其传播速度改变(v=c/n);波长改变('=/n);但频率不变。1、光传播的基本知识光的干涉复习摘要:二、内容提要复色光在介质传播时,介质对不同波长成分(或不同频率)表现出

2、不同折射率,这种现象称为光的色散。1、光传播的基本知识光的干涉复习摘要:二、内容提要发光:分子、原子的振动产生的电磁辐射、对应着分子、原子能量状态的突变。波列:分子、原子的发光是随机的,每次发光约持续=10-8s时间,发出一个有限长度的光波波列L。色散形成的彩色光带叫光谱。1、光传播的基本知识光的干涉复习摘要:二、内容提要2、光的干涉干涉是波动的共性之一;满足一定条件的两列波相遇叠加,出现某些点处光振动始终加强,某些点处始终减弱的现象,称为光的干涉。在干涉区域内光振动强度有稳定的空间分布,可观测到明暗相间的干涉条

3、纹。相干条件(1)两束光的频率相同;(2)两束光的振动方向相同;(3)在叠加处两束光的振动有恒定的相位差。(4)在叠加处两束光的光程差小于一个波列的长度(相干长度)。相干长度将光源上同一点发出的光通过分波面、分振幅两种方法获得。光的干涉复习摘要:二、内容提要3、干涉相长、干涉相消相干叠加时,干涉场中某点处的光强取决于光振动矢量的合成。两列相干光振幅A1、A2确定后,相干光强由两列光在干涉点上光振动的相位差(=2-1)决定。或干涉极大处=±2k(k=0,1,2,…)干涉极小处=±(2k+1)(k=0

4、,1,2,…)明暗中心之间的光强连续变化。明纹暗纹光的干涉复习摘要:二、内容提要4、光程、光程差光程,光在介质中传播几何路程r与折射率n的乘积nr。光程差,两束光从光源到相干点处的光程之差。半波损失,光从光疏介质射向光密介质,反射时反射光相位突变,相当于/2光程。设介质折射率为n,几何路程相差r两处的光振动相位差为相位差,若两束光光程差可知,可根据下式求得折射光无半波损失;透镜不引起附加光程差。光的干涉复习摘要:二、内容提要5、杨氏双缝干涉相干光的获得,分波阵面法。干涉条纹xS1S2DdxPr

5、1r2OdDx光程差明纹暗纹干涉条纹的宽度光的干涉复习摘要:二、内容提要光的干涉复习摘要:二、内容提要6、薄膜干涉相干光的获得,分振幅法。增透膜、增反膜Di薄膜上下表面反射光的光程差当i=0时,光程差为:光学成像仪的物镜前表面均匀的镀一层适当厚度的透明介质,使膜的前后反射干涉相消,则反射减弱,透射相对增强,即增透膜。6、薄膜干涉(1)等倾干涉面光源上各点的等倾干涉干涉条纹严格重合,它们的非相干叠加增加了条纹的亮度。扩展光源照明平行平面薄膜@光源上一点向膜发出的倾角相等的光线构成一个圆锥面,经膜反射后在焦平面上

6、形成一个圆;(同心圆环)@中心条纹级次最高;@内疏外密。光的干涉复习摘要:二、内容提要ii6、薄膜干涉(2)等厚干涉劈尖干涉平行光以一定倾角入射厚度不均匀的薄膜@等厚干涉的条纹对应膜的等厚线。@干涉的极值条件@等厚干涉的条纹只形成在薄膜表面。@相邻两级条纹对应膜的厚度差@空气劈尖棱边呈暗纹。光的干涉复习摘要:二、内容提要6、薄膜干涉(2)等厚干涉牛顿环干涉@干涉的极值条件@膜的厚度与干涉环半径关系@同心圆环,中心为暗斑。光的干涉复习摘要:二、内容提要@平凸透镜下表面和平板玻璃上表面之间的空气-空气薄膜6、薄膜干涉(3)迈

7、克尔逊干涉仪M'1空气膜光的干涉复习摘要:二、内容提要6、薄膜干涉(3)迈克尔逊干涉仪@干涉光源形成-分振幅法@当M1、M2严格垂直时,产生等倾干涉@从S到光屏O,两相干光形成的光程差@中心O明暗条件@当M1、M2不严格垂直时,产生等厚干涉=2L2-2L1=2(L2-L1)d=2d@当空气膜厚度改变/2时,中心条纹级次改变1。@当中心条纹级次改变N,空气膜厚度改变:d=N/2光的干涉复习摘要:二、内容提要光的干涉解题指导:三、解题指导分析干涉问题步骤如下:1、弄清那两束光在干涉;2、正确计算出相干光在干涉点处的光程差。

8、注意半波损失的附加光程差。3、分析干涉条纹的特点。4、讨论干涉条纹空间分布时,必须考虑半波损失;5、讨论某处干涉条纹变动时,不必考虑半波损失。四、问题讨论光的干涉解题指导1、观察肥皂泡干涉时,刚吹起的肥皂泡没有颜色,吹到一定大小时会看到彩色,且随着泡的增大而扩展,当彩色消失呈

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