大学物理光学课件 (PDF格式).pdf

《大学物理光学课件 (PDF格式).pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第九章光的干涉§9.1光源相干光告同学：一光源发射光波的物体称为光源。光是电磁波。/nm本课件电子版仅供用于大家课电磁波谱后复习和整理课堂笔记所用。/m时间仓促，难免有错误之处，/Hz希望大家谅解。/Hz1普通光源：自发辐射2激光光源：受激辐射独立（同一原子不同时刻发的光）E2·ν独立ν（不同原子同一时刻发的光）ν=(E2-E1)/h完全一样·ν(频率、位相、振动方向,传播方向)E1发光特点：间歇性：各原子发光是断断续续的，平均发光时间∆t二单色光约为10-8s，所发出的是一段长为L=c∆t的光波列。单色光：具有单一频率的光波称为单色光。随机性：每次发光

2、是随机的，所发出各波列的振动方向复色光：不同频率单色光的混合光称为复色光。和振动初相位都不相同。三相干光·ppS*相干条件：频率相同，振动方向相同，相位差恒定。S*干涉判据：⎧±2kπ，k=0,1,2...干涉加强∆φ=⎨()薄膜⎩±2k+1π，k=0，1，2...干涉减弱分波面法分振幅法四相干光的获得方法r2−r1r2−r1实21∆ϕ=ϕ2−ϕ1−2π∆φ=2π相λλ21验·⎧±kλ装21干涉判据：δ=r−r=遇21⎨λ置⎩±(2k+1)2§9.2分波面法产生相干光的干涉2.干涉明暗条纹的位置一杨氏双缝干涉2.1波程差的计算1.杨氏双缝实验xpr1x·

3、xk=+2r2dθok=+1δSD1*S*k=0IS2*设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：k=-1xδ=r2−r1≈dsinθ≈dtgθ=d⋅k=-2Dδ=r−r≈dsinθ≈dtgθ=d⋅x讨论：2.2明暗条纹条件21D明纹（1）相邻两明纹的间距：x⎧±kλδ=r2−r1=d⋅=⎨λDD⎩±(2k+1)暗纹∆x=λ2d暗条纹中心的位置：杨氏双缝干涉条纹是明暗相间的等间隔条纹。Dλx±(2k+1)=±(2k+1)(k=0,1,2,3...)（2）各级明条纹的光强相等。d2明条纹中心的位置：（3）通过D及d的测量可以间接测得光的波长。Dx=±kλ(

4、k=0，1，2，3…)±k杨氏双缝实验第一次测定了波长这个重要的物理量。dD（4）用白光照射，在屏幕上可以得到彩色干涉条纹。两相邻明纹（或暗纹）间距:∆x=λd思考题在双缝干涉实验中：（3）若S、S两条缝的宽度不等，条纹有何12（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？变化？D两相邻明纹（或暗纹）间距:∆x=λ两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；虽d然干涉条纹中心距不变，但原极小处的强度不（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，再为零，条纹的可见度变差。屏上的干涉条纹有何变化？III1=I2∆x=Dλ=DλI1≠I2Imax4I1nddnIminn水>n空气

5、-4π-2πo2π4π∆ϕ-4π-2πo2π4π∆ϕ∆x<∆x水空气现：可见度差原：可见度好实验装置放入水中后条纹间距变小。（4）在两个缝后分别放一红色和绿色滤光片，DD能否观察到干涉条纹？为什么？xk红=kλ红x(k+1)紫=(k+1)λ紫dd不能，因为频率不同。由xk红=x(k+1)紫临界情况:例1用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨kλ=(k+1)λ的彩色光谱？红紫解:用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧将λ红=7600⊕，λ紫=4000⊕代入得:k=1.1形成内紫外红的对称彩色光谱.当k级红色明纹位置xk红大于k+1级紫色明纹位置k只能

6、取整数，所以:k=1x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。据前述内容有DD结果表明：中央白色明纹两侧，只有第一级彩色光谱xk红=kλ红x(k+1)紫=(k+1)λ紫是清晰可辨的。dd例2杨氏双缝的间距为0.2mm，距离屏幕为1m。五半波损失入射波（1）若第一到第四明纹距离为7.5mm，求入射光波长；（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的间距。若n1

7、λ=⋅=5×10m=500nmD3折射波无半波损失。Dλ∆x=λ=3×10−3m反射光光程相应加上（2）d2§9.3光程光程差一光程光程差及时复习真空介质真空中c=λ0νλ0λ介质中u=λνλ0c==n>1λudd经过相同的几何路程d，相位改变分别为：dd真空中∆φ0=2π介质中∆φ=2πλ0λdd�[例3]λ=5500A的单色光照射在相距d=2×10−4m真空中∆φ0=2π介质中∆φ=2πλ0λ的双缝上，屏到双缝的距离D=2m。求：∆φλ（1）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；0==n即：∆φ=n∆φ0−6∆φλ（2）用一厚度e=6.6×10m

8、，折射率n=1.58的云母片0覆盖上面的一条缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹