大學物理學：8-2 光的干涉

第八章波動光學

(Waveoptics)8-2光的干涉頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的光稱相干光利用反射或折射把一束光的振幅分成兩部分，這兩部分光為相干光（薄膜干涉）在光源發(fā)出的同一波面上取兩個點光源，該兩個點光源發(fā)出的光為相干光（楊氏實驗）波陣面分割法法：振幅分割法：什么是相干光？一、光的相干性數(shù)學表達：和傳播速度相同、相位相同

電磁波是橫波（2）光波的定性表達在引起人眼視覺和底片感光上起主要作用稱其為光矢量，光強度正比于電場強度分量振幅的平方。由光源S1和S2發(fā)出的兩個光波可別別表達為動畫：波長與介質(zhì)的關(guān)系動畫：光程nr稱光程（opticalpath)，為光程差。二楊氏雙縫干涉實驗（Double-slitinterferenceoflight）解釋

（1）相干光的獲得－分波前法

（2）光強分析亮紋暗紋4I0xI0k012-1-2x1x2x-2x-1討論光強分布相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間距Δx

正比

,用此可以測波長。用白光入射，在零級白色中央條紋兩邊對稱排列著由紫向紅的彩色條紋

不同波長的光具有不同的Question1縫間距不同對的影響Question2

（A）

；（B）

；（C）

；（D）

。C8-1、如圖所示，在雙縫干涉實驗中，

到

、

的距離相等，用波長為

的光照射雙縫

和

，通過空氣后在屏幕上形成干涉條紋，已知

點處為第三級明紋，則

和

到

點的光程差為復習疊加增強時疊加減弱時干涉項亮紋暗紋例在楊氏實驗中，雙縫間距為0.45mm，使用波長為540nm的光觀測。（1）要使光屏上條紋間距為1.2mm，光屏應距離雙縫多遠？（2）若用折射率為1.5、厚度為9.0μm的薄玻璃片遮蓋住狹縫S2，光屏上的干涉條紋將發(fā)生什么變化？解：（1）根據(jù)光屏上干涉條紋間距的表示式光屏與雙縫的距離為（2）在S2未被玻璃片遮蓋時，中央明條紋的中心應處于的地方。遮蓋厚度為h的玻璃片后，光程差改變了D對中央明紋，，于是可得D由此解得遮蓋厚度為h的玻璃片后中央明紋的位置為即干涉條紋整體向下平移了10mm例2在楊氏雙縫干涉實驗中，用波長的單色光垂直照射在雙縫上.若用一折射率n=1.58、厚度為的云母片覆蓋在上方的狹縫上，問（1）屏上干涉條紋有什么變化？（2）屏上中央O點現(xiàn)在是明紋還是暗紋？o解：(1)干涉條紋向上平移

(2)中央O點為明紋PMLD2.洛埃鏡實驗（Lloydexperiment）屏幕與鏡的接觸處出現(xiàn)什么條紋?實驗觀測到的是暗條紋！說明在此處疊加的兩光束的光程差為洛埃鏡實驗顯示了光波動性的一種現(xiàn)象——半波損失現(xiàn)象兩束光線，經(jīng)過不同光程后疊加，如果只有一束光線在傳播過程中有半波損失，則光程差應加當光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)，再反射回光疏介質(zhì)時，反射光的光程在界面上發(fā)生了的突變，這種現(xiàn)象叫做“半波損失”。

在水面上鋪展的油膜上、玻璃窗的油垢層上、肥皂泡上以及許多昆蟲(如蜻蜓、蟬、甲蟲)的翅膀上都可以看到色彩斑斕的花紋，這些花紋都是干涉的結(jié)果，這類干涉常稱薄膜干涉(filminterference)。二薄膜干涉我們只考慮前兩條出射光的干涉。半波損失PLDC34E5A1B2反射光的光程差加強減弱PLDC34E5A1B2透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互補性，符合能量守恒定律.根據(jù)具體情況而定PLDC34E5A1B2當光線垂直入射時當時當時玻璃氟化鎂為增透膜增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光學器件的透光率.例為了增加透射率,求氟化鎂膜的最小厚度.已知空氣,氟化鎂,23解減弱取例：增透、增反膜問：若反射光相消干涉的條件中取

k=1，膜的厚度為多少？此增透膜在可見光范圍內(nèi)有沒有增反？已知：用波長，照相機鏡頭n3=1.5，其上涂一層n2=1.38的氟化鎂增透膜，光線垂直入射。解：因為，所以反射光經(jīng)歷兩次半波損失。反射光相干相消的條件是：代入k

和

n2

求得：此膜對反射光相干相長的條件：可見光波長范圍400~700nm波長412.5nm的可見光有增反。結(jié)果問：若反射光相消干涉的條件中取

k=1，膜的厚度為多少？此增透膜在可見光范圍內(nèi)有沒有增反？三.劈尖干涉（Wedgeinterference）(1)現(xiàn)象SM劈尖角動畫：劈尖干涉SM劈尖角明紋暗紋明紋暗紋(2)條紋計算（設(shè)劈尖折射率為n）相鄰明紋（或暗紋）間距棱邊處為暗紋（e=0，）l明紋中心暗紋中心每一條紋對應劈尖內(nèi)的一個厚度，當此厚度位置改變時，對應的條紋隨之移動.8-3、如圖示兩個直徑有微小差別的彼此平行的滾柱之間的距離為L，夾在兩塊平面晶體的中間，形成空氣劈尖，當單色光垂直入射時，產(chǎn)生等厚干涉條紋，如果滾柱之間的距離變小，則在L范圍內(nèi)干涉條紋的（