《光的干涉习题课》PPT课件.ppt

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1、一、基本要求1．理解获得相干光的基本方法，掌握光程的概念；2．会分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜干涉条纹的位置和条件；3．了解迈克耳孙干涉仪的工作原理。二、基本内容1．获得相干光的基本方法（波阵面分割法，振幅分割法）光的干涉习题课2．光程（1）光在折射率n的介质中，通过的几何路程L所引起的相位变化，相当于光在真空中通过nL的路程所引起的相位变化。（2）光程差引起的相位变化为其中为光程差，为真空中光的波长（3）半波损失与附加光程差两束光（反射光）由于相位突变所引起的光程差。3．杨氏双缝干涉（波阵面分割法）光程差得：明纹条件暗纹条件条纹间距4．薄膜干涉（振幅分割法）入射光

2、在薄膜上表面由于反射和折射而分振幅，在上、下表面的反射光干涉（）光程差（1）等倾干涉上、下表面的反射光（2）和（3）在F点相遇干涉，形成明暗相间的同心圆环状干涉条纹。(4)DABEC(1)(2)(3)(5)（）光程差（2）劈尖等厚干涉所以（明纹）（暗纹）相邻两明（暗）条纹处劈尖厚度差（3）牛顿环干涉干涉条纹是以接触点为中心的同心圆环，其中R为透镜的曲率半径暗环半径其明环半径(若，则)利用振幅分割法使两个相互垂直的平面镜形成一等效的空气薄膜，产生干涉。视场中干涉条纹移动的数目与相应的空气薄膜厚度改变（平面镜平移的距离）的关系5．迈克耳孙干涉仪三、讨论1．单色光λ垂

3、直入射劈尖，讨论A、B处的情况A处条纹明暗B处光程差明B处光程差A处条纹明暗暗B处光程差A处条纹明暗明B处光程差A处条纹明暗暗2．杨氏双缝干涉中，若有下列变动，干涉条纹将如何变化（1）把整个装置浸入水中，条纹变密？疏？光程差条纹间距则条纹变密（2）在缝S2处慢慢插入一块楔形玻璃片，整个干涉条纹上移？下移？图示由于S2到O点的光程逐渐增加，因此S1到屏和S2到屏两束光线相遇处的光程差为零的位置向下移动。即整个干涉条纹向下移动。（3）把缝隙S2遮住，并在两缝垂直平面上放一平面反射镜，干涉图样如何变化？此时两束光的干涉如图所示，由于S1光线在平面镜反射且有半波损失，因

4、此干涉条纹仅在O点上方，且明暗条纹位置与原来相反。（4）两缝宽度稍有不等，干涉图样如何变化？干涉条纹位置不变，但干涉减弱不为零（暗），整个条纹对比度下降，不够清晰。由于两束光频率不同，不相干，无干涉条纹。（5）分别用红、蓝滤色片各遮住S1和S2，干涉图样如何变化？（6）将光源沿平行S1S2连线方向作微移，图样如何变？图示S向下移动，此时，于是中央明纹的位置向上移动。（7）如果光源S有一定宽度，情况又如何？（光源的线度的影响）（8）光源的非单色性的影响？该干涉级对应的光程差为实现相干的最大光程差相干长度3．图示，设单色光垂直入射，画出干涉条纹（形状，疏密分布和条纹

5、数）（1）上表面为平面，下表面为圆柱面的平凸透镜放在平板玻璃上。由得明纹条件当可观察到第四级明条纹，即由图知可得明条为8条，暗条为7条的直线干涉条纹（图示）。暗纹中心暗纹7条明纹8条（2）平板玻璃放在上面，下面是表面为圆柱面的平凹透镜。同理，由可观察到第的明条纹，但对应处，只有一条明条纹，则共可看到7条明纹、8条暗纹（图示）暗纹8条明纹7条4．图示牛顿环装置中，平板玻璃由两部分组成的()，透镜玻璃的折射率，玻璃与透镜之间的间隙充满的介质，试讨论形成牛顿环的图样如何？讨论：分别写出左右两侧的反射光的光程差表示式（对应同一厚度）与左右两侧明暗相反的半圆环条纹（图示）

6、可见，对应同一厚度处，左右两侧的光程差相差半波长，即左边厚度处为暗纹时，右边对应厚度处却为明纹，反之亦然，因此可观察到的牛顿环的图样是：四、计算若以光垂直入射，看到七条暗纹，且第七条位于N处，问该膜厚为多少。1．测量薄膜厚度。图示欲测定的厚度，通常将其磨成图示劈尖状，然后用光的干涉方法测量。解：由于则由暗条纹条件得已知N处为第七条暗纹，而棱边处对应的暗纹，所以取，得方法2：劈尖相邻明条（暗条）间的垂直距离为，今有七条暗纹，棱边为明条纹，则其厚度讨论：如果N处为一明条纹如何计算？如果N处不出现明、暗条纹，又如何计算。解（1）设在A处，两束反射光的光程差为[若计算透

7、射光，图示]2．牛顿环装置中平凸透镜与平板玻璃有一小间隙，现用波长为单色光垂直入射（1）任一位置处的光程差（2）求反射光形成牛顿环暗环的表述式（设透镜的曲率半径为R）（2）形成的暗纹条件（1）由图示几何关系知（设A处环半径r）（2）代入式（1）得为正整数，且解：在油膜上、下两表面反射光均有相位跃变，所以，两反射光无附加光程差3．折射率为n=1.20的油滴在平面玻璃（折射率为上形成球形油膜，以光垂直入射，观察油膜反射光的干涉条纹，求若油膜中心最高点与玻璃平面相距1200nm，能观察到几条明纹？因此明纹条件满足（1）（）时，（油漠边缘处）（或以代入式(1)，可得k取

8、整数）即可看到五条明纹同