注册电气公共基础 第37讲 基础物理(七)(2010新版)

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1、第四节波动光学一、基本内容（一）光的干涉1、相干光的获得与杨氏双缝干涉（1）相干光必须满足：频率相同、光振动的方向相同、相遇点相位差恒定。获得相干光的方法：杨氏双缝、菲涅耳双镜、双棱镜、洛埃镜。r1dlr2qxdxD0P·杨氏双缝干涉示意图设d>>l，D>>d两相干光线在P处相遇时，他们的相位差为：＝波程差：(2-4-2)5页明纹中心的位置(2-4-3)式中k=0为中央（零级）明纹，k=1为一级明纹中心，其余依此类推。暗纹中心的位置(2-4-4)式中k=1为一级暗纹中心，k=2为二级暗纹中心，其

2、余依此类推。条纹间距（相邻的明纹或相邻的暗纹之间的距离）：(2-4-5)若用白光照射狭缝，则在屏上除中央明纹呈白色外，其余各级明纹均为彩色条纹，同一级明纹为从紫到红的彩带。二、薄膜干涉1、光程为方便计算光经过不同介质时引起的相差，引入光程的概念。定义L=nr为介质中与路程r相应的光程。n为介质的折射率。2、光程差(δ)与相位差(△φ)的关系5页3、半波损失(1)、从光疏→光密,当光线正入射(i=0°)或掠入射(i≈90°)时,产生附加的光程差,反射光有半波损失.(2)、从光密→光疏,反射光无半波

3、损失;(3)、在任何情况下,透射光都没有半波损失。4、薄膜干涉反射光线：若n1n1,应计半波损失（2-4-7）注意：①明纹中k只能从1开始取②上式是当n2>n1时推导出的，其它情况应考虑其反射时是否有半波损失。5．非匀厚薄膜干涉、劈尖、牛顿环1）劈尖干涉劈尖(劈形膜)：夹角很小的两个平面间的介质薄膜叫劈尖。两玻璃片的交线为棱边，在平行于棱边的线上，劈尖的厚度是相等的。设劈尖的折射率为n2,其周围介质的折射率为n1,(n2

4、射的反射光线在劈尖的上表面相遇，其光程差为：5页式中e为光照处劈尖的厚度。e=0时，棱边为零级暗纹两相邻明（暗）纹对应的厚度差为：对空气劈尖，n2=1,两相邻明(暗)纹间距L所以劈尖干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的直条纹,且条纹等间距。2)牛顿环在曲率半径很大的平凸透镜和平板玻璃（折射率为n1）之间形成一厚度不均匀的空气层（n2=1,n2

5、射光在上表面相遇时的光程差为：5页(2-4-10)e=0时,中心为零级暗纹(暗斑)说明有半波损失。牛顿环半径（牛顿环装置图中的几何关系得）因为R>>e，可略去e2得：R3)迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪的视场中有N条明纹移过，则平面镜移动的距离为分束板补偿板迈克耳逊干涉仪光路图由于原子发光是间歇的,每次发光持续时间小于10－8s,发出的波列有一定长度,原子前、后两次发的光并不相干,为了使经M1和M2反射的两分光束(1)和(2)均取自同一原子同一时刻发出的同一波列,所以两分光束(1)和(2)的最大光

6、程差不能超过波列长度,否则两分光束相遇时就不能发生干涉。两个分光束产生干涉效应的最大光程差称为该光源的相干长度。5页