第十三章 波動(dòng)光學(xué)課件

第十三章光的干涉第十三章波動(dòng)光學(xué)第十三章光的干涉光學(xué)發(fā)展史幾何光學(xué)：17-18世紀(jì)，牛頓的微粒學(xué)說(shuō)波動(dòng)光學(xué)：19世紀(jì)，惠更斯的波動(dòng)學(xué)說(shuō)

（干涉、衍射、偏振）量子光學(xué)：20世紀(jì)初，光的波粒二象性現(xiàn)代光學(xué)：20世紀(jì)60年代，信息光學(xué)第十三章光的干涉第十三章光的干涉第一節(jié)、光的干涉

(interferenceofwave)一、光的相干性1、產(chǎn)生光干涉現(xiàn)象的條件是什么？2、為什么兩盞日光燈不能得到干涉條紋呢？3、如何獲得相干光？第十三章光的干涉

頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定。2）、干涉判據(jù)：1）、相干條件：第十三章光的干涉

=(E2-E1)/h1)光子頻率波列長(zhǎng)L=

c

：10-8s2)光波列第十三章光的干涉頻率、振動(dòng)方向、振動(dòng)位相都是隨機(jī)的，難以滿(mǎn)足相干光的條件。第十三章光的干涉分割振幅法第十三章光的干涉托馬斯?楊二、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)（Youngdoubleslitexperiment

）第十三章光的干涉p實(shí)驗(yàn)裝置波程差(propagationdifference)第十三章光的干涉

減弱加強(qiáng)暗紋p明暗紋的位置明紋

1.第十三章光的干涉一系列平行的明暗相間的條紋；(2)條紋等間距2、條紋特點(diǎn)：楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)第一次測(cè)定了波長(zhǎng)這個(gè)重要的物理量Δx第十三章光的干涉（1）若改變?nèi)肷涔獠ǖ牟ㄩL(zhǎng)，干涉條紋間距如何變化？思考條紋間距（2）若改變S1、S2兩條縫的縫間間距，干涉條紋間距如何變化？（3）例題：測(cè)波長(zhǎng)、求條紋間距第十三章光的干涉

一定時(shí)，若變化，則將怎樣變化？1）第十三章光的干涉白光照射時(shí)，出現(xiàn)什么樣的條紋？第十三章光的干涉n水>n空氣實(shí)驗(yàn)裝置放入水中后條紋間距變小。例1

將雙縫干涉裝置由空氣中放入水中時(shí)，屏上的干涉條紋有何變化？第十三章光的干涉2）

條紋間距與的關(guān)系如何？

一定時(shí)，第十三章光的干涉例2

以單色光照射到相距為0.2mm的雙縫上,雙縫與屏幕的垂直距離為1m。(1)從第一級(jí)明紋到同側(cè)的第四級(jí)明紋的距離7.5mm，求單色光的波長(zhǎng)；(2)若入射光的波長(zhǎng)為600nm,求相鄰兩明紋間的距離。解（1）第十三章光的干涉（2）例2

以單色光照射到相距為0.2mm的雙縫上,雙縫與屏幕的垂直距離為1m。(1)從第一級(jí)明紋到同側(cè)的第四級(jí)明紋的距離7.5mm，求單色光的波長(zhǎng)；(2)若入射光的波長(zhǎng)為600nm,求相鄰兩明紋間的距離。第十三章光的干涉S1S2r1r2o例13-1如圖，以折射率為n厚度為d的玻璃遮住其中一縫，原來(lái)的中央明紋將變成第幾級(jí)明紋？解：dn第十三章光的干涉1、實(shí)驗(yàn)：光在不同媒質(zhì)中傳播，相同時(shí)間內(nèi)走過(guò)的路程不同(如:在真空中的路程S=ct，在折射率為n的媒質(zhì)中的路程為L(zhǎng)=v·t，L＜s.),但相位的改變相同，故從相位的角度來(lái)看L和S是等效的，有：

S=n·L三、光程(opticalpath)和光程差第十三章光的干涉2、光程(opticalpath)

：折射率n與L的乘積稱(chēng)為光程。注意：引入光程的作用是：把光在媒質(zhì)中的路程等效成真空中的路程，光程常用δ表示，δ=n·L三、光程(opticalpath)和光程差第十三章光的干涉3、注意：①光在真空中的光程就是其所走過(guò)的路程∵n=1，∴δ=n·

L=L，路程是光程的一種特例。②光在不同折射率n1、n2、……的媒質(zhì)中走過(guò)的路程若為L(zhǎng)1、L2、……，則：anL1L2b總光程為：第十三章光的干涉4、光程差：兩束光傳播到P點(diǎn)的光程之差

光程差

相位差*P*第十三章光的干涉例13-1如圖，以折射率為n厚度為d的玻璃遮住其中一縫，原來(lái)的中央明紋將變成第幾級(jí)明紋？解：原中央明紋變?yōu)榈谖寮?jí)明紋S1S2r1r2odn第十三章光的干涉四、勞埃德鏡(Lloydmirror)實(shí)驗(yàn)反射光發(fā)生了位相為π的突變，相當(dāng)于光波多走了（或少走了）半個(gè)波長(zhǎng)的距離，此現(xiàn)象稱(chēng)為半波損失（half-wavelengthloss）。思考：光屏移到緊貼住反射鏡的端面處，為什么會(huì)出現(xiàn)暗紋？第十三章光的干涉半波損失（half-wavelengthloss）產(chǎn)生的條件是：光從光疏到光密介質(zhì)表面反射。半波損失完整表述：光從光疏到光密介質(zhì)表面反射時(shí)會(huì)發(fā)生相位為π的突變，相當(dāng)于光波多走（或少走）了半個(gè)波長(zhǎng)的距離，此現(xiàn)象稱(chēng)為半波損失。第十三章光的干涉五、薄膜干涉（分振幅干涉）

光照射到透明薄膜上，在膜的前后表面都會(huì)反射，反射光1和2相遇后會(huì)疊加，產(chǎn)生干涉，這種現(xiàn)象稱(chēng)為薄膜干涉。第十三章光的干涉

當(dāng)光線垂直入射時(shí)

①②231231第十三章光的干涉

當(dāng)光線垂直入射時(shí)

④③231231第十三章光的干涉加強(qiáng)減弱根據(jù)具體情況而定231第十三章光的干涉

增透膜利用薄膜干涉可以提高光學(xué)器件的透光率增反膜利用薄膜干涉可以降低光學(xué)器件的透光率第十三章光的干涉取減弱解

例題13-2照相機(jī)的透鏡上常鍍一層透明膜，目的是減少表面光的反射，使更多的光進(jìn)入透鏡，常用的鍍膜物質(zhì)是MgF2(氟化鎂），其n=1.38，為使λ=550nm的光有最小的反射，膜的最小厚度應(yīng)為多少？氟化鎂為增透膜23玻璃第十三章光的干涉等厚干涉條紋劈尖根據(jù)具體情況而定231