知識資料物理學(xué)(五)(新版)

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。PAGE第頁/共頁7第四節(jié)波動光學(xué)一、基本內(nèi)容（一）光的干涉1、相干光的獲得與楊氏雙縫干涉（1）相干光必須滿意：頻率相同、光振動的方向相同、相遇點相位差恒定。獲得相干光的主意：楊氏雙縫、菲涅耳雙鏡、雙棱鏡、洛埃鏡。rr1r2xdxD0P·楊氏雙縫干涉暗示圖設(shè)d>>，D>>d兩相干光芒在P處相遇時，他們的相位差為：＝波程差：(2-4-2)明紋中央的位置(2-4-3)式中k=0為中央（零級）明紋，k=1為一級明紋中央，其余依此類推。暗紋中央的位置(2-4-4)式中k=1為一級暗紋中央，k=2為二級暗紋中央，其余依此類推。條紋間距（相鄰的明紋或相鄰的暗紋之間的距離）：(2-4-5)若用白光照耀狹縫，則在屏上除中央明紋呈白色外，其余各級明紋均為彩色條紋，同一級明紋為從紫到紅的彩帶。二、薄膜干涉1、光程為方便計算光經(jīng)過不同介質(zhì)時引起的相差，引入光程的概念。定義L=nr為介質(zhì)中與路程r相應(yīng)的光程。n為介質(zhì)的折射率。2、光程差(δ)與相位差(△φ)的關(guān)系3、半波損失(1)、從光疏→光密,當(dāng)光芒正入射(i=0°)或掠入射(i≈90°)時,產(chǎn)生附加的光程差,反射光有半波損失.(2)、從光密→光疏,反射光無半波損失;(3)、在任何情況下,透射光都沒有半波損失。4、薄膜干涉反射光芒：若n1<n2>n1,應(yīng)計半波損失（2-4-7）注重：①明紋中k只能從1開始取②上式是當(dāng)n2>n1時推導(dǎo)出的，其它情況應(yīng)考慮其反射時是否有半波損失。=3\*GB3③當(dāng)e，n1，n2一定時，兩條反射光芒的光程差隨入射角i而改變，不同的干涉明條紋和暗條紋相應(yīng)地具有不同的傾角，而同一干涉條紋上的各點都具有同一的傾角，因此這種干涉稱為等傾干涉條紋。5．非勻厚薄膜干涉、劈尖、牛頓環(huán)1）劈尖干涉劈尖(劈形膜)：夾角很小的兩個平面間的介質(zhì)薄膜叫劈尖。兩玻璃片的交線為棱邊，在平行于棱邊的線上，劈尖的厚度是相等的。設(shè)劈尖的折射率為n2,其周圍介質(zhì)的折射率為n1,(n2<n1),θ角很小，若波長為λ的單色光垂直入射，則在劈尖的上下表面反射的反射光芒在劈尖的上表面相遇，其光程差為：式中e為光照處劈尖的厚度。e=0時，棱邊為零級暗紋兩相鄰明（暗）紋對應(yīng)的厚度差為：兩相鄰明暗紋對應(yīng)的厚度差為：λ/4n2對空氣劈尖，n2=1,兩相鄰明(暗)紋間距L當(dāng)入射光波長和介質(zhì)n2決定時，θ角越大（或越?。?，條紋寬度將越密（或越寬）。所以劈尖干涉條紋為平行于棱邊的明暗相間的直條紋,且條紋等間距。2)牛頓環(huán)在曲率半徑很大的平凸透鏡和平板玻璃（折射率為n1）之間形成一厚度不勻稱的空氣層（n2=1,n2<n1）。單色光垂直照耀時，在空氣層上下表面反射的光，因干涉而得到一系列明暗相間的同心環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)。若入射光波長為λ，垂直入射，當(dāng)空氣層上下表面的反射光在上表面相遇時的光程差為：(2-4-10)e=0時,兩條反射光芒的光程差為λ/2，所以中央為零級暗紋(暗斑)說明有半波損失。牛頓環(huán)半徑（牛頓環(huán)裝置圖中的幾何關(guān)系得）因為R>>e，可略去e2得：3)邁克耳遜干涉儀邁克耳遜干涉儀的視場中有N條明紋移過，則平面鏡移動的距離為分束板分束板補償板因為原子發(fā)光是間歇的,每次發(fā)光持續(xù)時光小于10－8s,發(fā)出的波列有一定長度,原子前、后兩次發(fā)的光并不相干,為了使經(jīng)M1和M2反射的兩分光束(1)和(2)均取自同一原子同一時刻發(fā)出的同