第9章 光的干涉ppt课件.ppt

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1、Chapter:9-11WaveOptics光学研究对象:光的现象、光的本性和光与物质相互作用的学科人类对光的研究已有3000余年的历史;20世纪60年代激光问世后,光学有了飞速的发展,形成了现代光学。几何光学:以光的直线传播规律为基础研究各种光学仪器的理论。波动光学:研究光的电磁性质和传播规律,特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。量子光学:以光的量子理论为基础,研究光与物质相互作用的规律。波动光学和量子光学,统称为物理光学。第9章光的干涉9.1杨氏双缝干涉9.2相干光9.3光程9.4薄膜干涉9.5迈克尔逊干涉仪一、光的电磁波本质:1、光速和折射率真空中介质

2、中=2.99792458×108ms-1折射率光在介质中频率不变ucn=rrem=001em=cln=u2、光强SEH二、光的单色性同一频率的光为单色光。不同频率的光复合为复色光。可见光:oA7700=loA3500三、光源发光时间~10-8秒=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长L=c辐射跃迁与波列光源的最基本发光单元是分子、原子。1.普通光源:自发辐射独立(不同原子发的光)··独立(同一原子先后发的光)普通光源发光(自发辐射)一个原子发光是间歇的不同原子发光是独立的独立指:·前后发光间隔;·频率;·相位关系;·振动方向;·传播方向2.激

3、光光源:受激辐射=(E2-E1)/hE1E2完全一样(频率、相位、振动方向)激光光源发光(受激辐射)相干光同一时刻,各个分子、原子的各次发光完全是相互独立、互不相关的。所发出的光波的频率、振动方向和周相各不相同.1.非相干叠加:I=I1+I2光的叠加:2.相干光叠加:I=I1+I2+2(I1I2)1/2cos相干光:满足相干条件的光相干条件:振动方向相同频率相同相位差恒定A1A2PAPS2r2II1+I2相消相长—同频率、同振动方向、相差恒定的光叠加r1S12.相干叠加:干涉条件光程差明纹暗纹级数13二、由普通光源获得相干光的途

4、径PS*分振幅法:·P薄膜S*两束相干光在P点相干叠加分波面法:14p·xDdr1r2ox1Ix0x-1xxx缝平面观察屏S1S2双缝干涉一、双缝干涉装置9.1杨氏双缝干涉干涉问题要分析:(1)相干光?(2)波程差(光程差)计算(3)条纹特点(形状、位置、分布、条数、移动等)(4)光强公式、光强曲线EFS1和S2是光源S的子波EF是接收屏SS1S2*分波阵面法杨氏双缝干涉分析1、光程差d=r2-r1dsin很小sintg=x/Dxr1r2oS1S2Dpxd单色光入射:D>>d单色光入射Dxd=d波程差:相位差:2、相干光:S1、S

5、2发的光xr1r2oS1S2Dpxd=2k3、干涉条纹(1)条纹位置明纹暗纹=(2k+1)条纹间距:ldDx=DDdx=0级亮纹+1级+2级-1级-2级x观察屏暗纹单色光入射时双缝干涉的条纹(2)条纹特点·形状:明暗相间的直条纹(平行于缝)·分布:条纹均匀分布条纹间距可由此测。·级次:中间条纹级次低。中央明纹-1级-2级x观察屏1级2级x白光入射时双缝干涉的条纹某条纹级次=该条纹相应的之值·白光入射:0级明纹为白色(可用来定0级位置),其余明纹为彩色条纹(x)。r2-r1二、光强公式光强曲线1光强公式由I=I1+I2+

6、2(I1I2)1/2cos若I1=I2=I0,则有I=4I0cos2()2其中=()dsin2I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x-2x-1sin0(/d)-(/d)-2(/d)2(/d)双缝干涉的光强曲线双缝干涉条纹照片思考:第2级条纹开始可能出现重叠为什么?25白光干涉花样*条纹间距相等D和l不变,Dx与缝距d成反比。dEFDdEFDD和d不变,Dx与波长成正比。xDkkxxx-=D+1()dDkdDkll-+=1dDl=*合成的最大光强是原光强的4倍。Ixd4I002042IIAIAA=µ=Q

7、27三、其他分波面干涉实验其他分波面干涉装置双面镜、双棱镜、洛埃镜28(1)菲涅尔双棱镜S1S2干涉条纹由S1和S2的光线叠加产生。EF是干涉条纹范围。S1和S2是S的虚象——相干虚光源EF29干涉条纹由S1和S的光叠加产生。FEM(2)洛埃镜SC处出现的是暗条纹,说明光疏到光密媒质的反射光有半波损失。CS1EF是干涉条纹范围。条纹与杨氏双缝的明暗纹刚好相反.30例杨氏双缝的间距为0.2mm,距离屏幕为1m。(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。解:31··dab(a)光在真空中传播·光在

8、真空中走d长的路—真空中波长9.3光程32··da

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