第22章 光的干涉ppt课件.ppt

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1、光的干涉第22章§22.1杨氏双缝干涉一.杨氏双缝实验托马斯•杨SS1S2r1r2两同频率、同振动方向相的光：ω+=()t1cosjE10E1ω+=()t2cosjE20E222=0E10E220E++10E20E)j1j2(cosω+=()tcosj0E=EE1E+2叠加后：0EI∝210EI1∝220EI2∝2对于确定位置处的相位差不随时间改变,则合光强确定,各点处的光强有一个确定的分布,产生干涉现象：p·r1r2Do一.杨氏双缝实验的干涉原理p·r1r2xx0xIxxDdod>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)干涉明暗条纹的位置明纹中心暗纹中心两相邻明纹

2、（或暗纹）间距干涉相长，明纹干涉相消，暗纹强度=4I0强度=0研究讨论：上述公式的适用范围(1)明暗相间的条纹对称分布于中心O点两侧。二、干涉条纹特点：(2)相邻条纹等间距，与入射光的波长成正比。若用复色光源，除k=o外干涉条纹是彩色的．两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；虽然干涉条纹中心距不变，但原极小处的强度不再为零，条纹的可见度变差。Io2-24-44I1现：可见度差原：可见度好IImaxImino2-24-4（3）若S1、S2两条缝的宽度不等，条纹有何变化？SS1S2r1r2p·r1r2xxDdo*（4）若S1、S2两条缝的距离很大(d

3、D)，情况如何？光程差大于波列长度，同一波列不能相遇22.2相干光激发态基态光子原子发光机理能量发光的机理：光源:发射光波的物体光源中的原子吸收了外界能量处于激发态，当它跃迁回到基态时便发出光。1.光源一次跃迁发光的持续时间大约10-8s;原子每一次发光的光波是一段有限长的、振动方向一定波列，波列长度为0.03~3m。基本特性:大量原子，n~10221/cm3发光，各原子所发出波列的振动方向和相位各自独立.*两个独立光源的光的叠加s1s2=I1I2I+两束光不相干非相干光源I=I1+I2—非相干叠加2.获得相干光波的方法分波阵面法：分振幅法：分振动面法：杨氏双缝干涉薄膜干

4、涉迈克尔逊干涉仪激光：从激光束中任意两点引出的光是相干的pS*p薄膜S*p·r1r2xxDdo光程差大于波列长度，同一波列不能相遇（4）若S1、S2两条缝的距离很大(dD)，情况如何？杨氏双缝干涉条纹特点：光源的相干长度可以用下述原子发光的机理来说明。光程差小于波列长度，同一波列相干叠加光程差大于波列长度，同一波列不能相遇ABCM1M2s点光源菲涅耳双面镜干涉实验屏平面镜ABCM1M2s点光源屏s1s2虚光源平面镜菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源11屏s1s2菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源22屏s1s2菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s

5、点光源1122屏s1s2菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源1122屏s1s2菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源1122屏s1s2菲涅耳双面镜干涉实验rlDd≈2rtan≈2rsin≈2r,r为光源到两镜面交点C的距离；ABCs点光源屏rlD研究讨论：菲涅耳双面镜干涉的定量讨论把相位相同的虚光源S1、S2比作杨氏双缝装置中的两条狭缝，那么，杨氏双缝干涉公式就可以用于菲涅耳双面镜干涉.AB区间为干涉条纹存在的范围；N=？而D=r+l.因此有定量公式：MAB屏P问题：洛埃德镜实验.BAs1s2虚光源反射镜点光源当屏移到位置时，在屏上的P点出现的应该是

6、明条纹，而实验上是是暗条纹，为什么？这一结论证实，光在镜子表面反射时有相位突变。媒质1光疏媒质媒质2光密媒质n1n2折射波反射波入射波如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其分界面上反射时将发生半波损失。折射波无半波损失。半波损失若n1

7、数，故有从紫到红的排列清晰的可见光谱只有正负一级，如下图所示例2：如图杨氏双缝干涉实验中，当S离开中心轴线向下移时，条纹怎么变？（提示：看零级条纹怎么移）解：0D（若△已知可求出零级亮纹的位置）x＝(Ｄ/d)△△dxDrr12PqdS1r'r'2PdxDrr12PqdS1r'r'2******xqSD*空间相干性*.在水中杨氏双缝实验的干涉条纹将如何变化？xDSS12rr12dPqqd例2：已知S2缝上覆盖的介质厚度为h，折射率为n，设入射光的波长为，问原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第k级明条纹处，