大學(xué)物理 光的干涉極力推薦

會(huì)計(jì)學(xué)1大學(xué)物理光的干涉極力推薦2.激光光源：受激輻射=(E2-E1)/hE1E2完全一樣(頻率,位相,振動(dòng)方向,傳播方向)二.光的相干性

1.兩列光波的疊加(只討論電振動(dòng))p···12r1r2P:12E0E10E20第1頁(yè)/共28頁(yè)

非相干光源I=I1

+I2—非相干疊加

完全相干光源

▲相長(zhǎng)干涉（明）

(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）

(k=0,1,2,3…)2.條紋襯比度（對(duì)比度，反襯度）第2頁(yè)/共28頁(yè)Io2-24-44I13.普通光源獲得相干光的途徑pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*襯比度差(V<1)襯比度好(V=1)振幅比決定襯比度的因素：光源的寬度光源的單色性IImaxImino2-24-4第3頁(yè)/共28頁(yè)§2雙縫干涉

一.雙縫干涉p·r1r2xx0xIxxDdo單色光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)波程差：相位差：明紋

暗紋第4頁(yè)/共28頁(yè)條紋間距(1)一系列平行的明暗相間的條紋；

(3)中間級(jí)次低；明紋:k

，k=1,2,3…(整數(shù)級(jí))暗紋:(2k+1)/2(半整數(shù)級(jí))(4)

條紋特點(diǎn)：(2)不太大時(shí)條紋等間距；某條紋級(jí)次=該條紋相應(yīng)的(r2-r1)/第5頁(yè)/共28頁(yè)二.光強(qiáng)公式若I1=I2

=I0

,則光強(qiáng)曲線(xiàn)I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x

-2x-1sin0/d-/d-2/d2/d§3其他分波面干涉實(shí)驗(yàn)(自學(xué))第6頁(yè)/共28頁(yè)§4空間相干性一.空間相干性的概念光源寬度對(duì)干涉條紋襯比度的影響設(shè)光源寬度為bBDI非相干疊加+1L0N0M0Lb/2d/2LMNS1S2xI合成光強(qiáng)0Nx+1L0M0L-1N=Dλ/d第7頁(yè)/共28頁(yè)二.極限寬度當(dāng)光源寬度b增大到某個(gè)寬度b0時(shí)，干涉條設(shè)B>>d和b(一級(jí)明紋)紋剛好消失，b0稱(chēng)為光源的極限寬度。doDB+1L·r2r1r1r2單色光源b0/2·xL△x/2

第8頁(yè)/共28頁(yè)(B>>b0,d)—光源的極限寬度時(shí)，才能觀(guān)察到干涉條紋。doDB+1L·r2r1r1r2單色光源b0/2·xL△x/2

第9頁(yè)/共28頁(yè)三.相干間隔和相干孔徑角1.相干間隔若b

和B一定，則要得到干涉條紋，必須—相干間隔d0越大，光場(chǎng)的空間相干性越好。2.相干孔徑角S1S2b0d0B━相干孔徑角第10頁(yè)/共28頁(yè)0越大空間相干性越好。激光光源可以不受以上限制在θ0范圍內(nèi)的光場(chǎng)中，正對(duì)光源的平面上的任意兩點(diǎn)的光振動(dòng)是相干的。四.應(yīng)用舉例1.測(cè)遙遠(yuǎn)星體的角直徑：bdB星體第11頁(yè)/共28頁(yè)bdB星體考慮到衍射的影響，有M1M2M3M4屏測(cè)星干涉儀2.屏上條紋消失時(shí)，反射鏡M1M4間的距離就是d0，測(cè)獵戶(hù)座星nm測(cè)得得λλ使d=d0則條紋消失第12頁(yè)/共28頁(yè)一.光的非單色性1.理想的單色光

、2.準(zhǔn)單色光、譜線(xiàn)寬度

準(zhǔn)單色光：在某個(gè)中心波長(zhǎng)（頻率）附近有一定波長(zhǎng)（頻率）范圍的光。

譜線(xiàn)寬度：0oII0I0/2譜線(xiàn)寬度(1)自然寬度·Ei+1Ei+1EiEi§5時(shí)間相干性

造成譜線(xiàn)寬度的原因第13頁(yè)/共28頁(yè)(2)多普勒增寬(3)碰撞增寬二.非單色性對(duì)干涉條紋的影響0123456012345Ix-(/2)+(/2)合成光強(qiáng)干涉的最大級(jí)次第14頁(yè)/共28頁(yè)三.相干長(zhǎng)度與相干時(shí)間1.相干長(zhǎng)度

兩列波能發(fā)生干涉的最大波程差

：中心波長(zhǎng)SS1S2c1c2b1b2a1a2·pS1S2Sc1c2b1b2a1a2p·注:等代表波列只有同一波列分成的兩部分經(jīng)不同的光程再相遇時(shí)才能發(fā)生干涉。波列長(zhǎng)度就是相干長(zhǎng)度第15頁(yè)/共28頁(yè)光通過(guò)相干長(zhǎng)度所需時(shí)間2.相干時(shí)間第16頁(yè)/共28頁(yè)§6光程一.光程、光程差

真空中··dabλ

媒質(zhì)中··abndλn媒質(zhì)n─媒質(zhì)中波長(zhǎng)光程:L=nd─真空中波長(zhǎng)第17頁(yè)/共28頁(yè)…………n1n2nmd1d2dm光程差：

=L2-L1[例]·S1S2r1r2dnpP:

二.使用透鏡不會(huì)產(chǎn)生附加光程差Sacb··S物點(diǎn)到象點(diǎn)各光線(xiàn)之間的光程差為零相位差和光程差的關(guān)系：光程L

=

(nidi

)第18頁(yè)/共28頁(yè)§7薄膜干涉

(一)——等厚條紋一.劈尖（劈形膜）夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜ennn·A反射光2反射光1單色平行光(設(shè)n>

n

)·S121、2兩束反射光來(lái)自同一束入射光，它們可以產(chǎn)生干涉。第19頁(yè)/共28頁(yè)ennn·A反射光2反射光1入射光(單色平行光垂直入射)(設(shè)n>

n

)A:1、2的光程差明紋：暗紋：同一厚度e對(duì)應(yīng)同一級(jí)條紋——等厚條紋光程差可簡(jiǎn)化為圖示情況計(jì)算。實(shí)際應(yīng)用中,大都是平行光垂直入射到劈尖上?？紤]到劈尖夾角極小,反射光1、2在膜面的第20頁(yè)/共28頁(yè)Leekek+1明紋暗紋條紋間距又

二.牛頓環(huán)

.S分束鏡M顯微鏡oerR·平晶平凸透鏡暗環(huán)o

牛頓環(huán)裝置簡(jiǎn)圖平凸透鏡平晶光程差：(1)(k=0,1,2,…)(2)第k個(gè)暗環(huán)半徑暗環(huán)：第21頁(yè)/共28頁(yè)三.等厚條紋的應(yīng)用1.劈尖的應(yīng)用

測(cè)波長(zhǎng)：已知θ、n，測(cè)L可得λ

測(cè)折射率：已知θ、λ，測(cè)L可得n

測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化Δh待測(cè)塊規(guī)λ標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)平晶

測(cè)表面不平度等厚條紋待測(cè)工件平晶第22頁(yè)/共28頁(yè)2.牛頓環(huán)的應(yīng)用

測(cè)透鏡球面的半徑R：已知,測(cè)

m、rk+m、rk，可得R。

測(cè)波長(zhǎng)λ：

已知R，測(cè)出m

、rk+m、rk，可得λ。

檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)待測(cè)透鏡暗紋第23頁(yè)/共28頁(yè)§8薄膜干涉（二）——等傾條紋一.點(diǎn)光源照明時(shí)的干涉條紋分析L

fPo

r環(huán)B

ennn>nirA

CD··21Siii光束1、2的光程差：得·

··第24頁(yè)/共28頁(yè)或明紋暗紋傾角i相同的光線(xiàn)對(duì)應(yīng)同一條干涉條紋

—等傾條紋。

形狀:條紋特點(diǎn):一系列同心圓環(huán)r環(huán)=ftgi

條紋間隔分布:內(nèi)疏外密

條紋級(jí)次分布:e一定時(shí)，

波長(zhǎng)對(duì)條紋的影響:

膜厚變化時(shí),條紋的移動(dòng)：第25頁(yè)/共28頁(yè)二.面光源照明時(shí)，干涉條紋的分析iPifor環(huán)ennn>n面光源···只要入射角i相同，都將匯聚在同一個(gè)干涉環(huán)上（非相干疊加）三.應(yīng)用：增透(射)膜和增反射膜（自學(xué)書(shū)P130例2）第26頁(yè)/共28頁(yè)§9邁克耳遜干涉