大學物理下-光的干涉.ppt

1、光的干涉復(fù)習課,一、基本要求,1理解獲得相干光的基本方法，掌握光程的概念；,2會分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置和條件；,3了解邁克耳孫干涉儀的工作原理。,二、基本內(nèi)容,1獲得相干光的基本方法 （波陣面分割法，振幅分割法）,2光程,（1）光在折射率n的介質(zhì)中， 通過的幾何路程L所引起的相 位變化，相當于光在真空中通過nL的路程所引起的相位變化。,3、相長干涉和相消干涉的條件,4楊氏雙縫干涉（波陣面分割法）,得：明紋位置,暗紋位置,條紋間距,4薄膜干涉（振幅分割法）,入射光在薄膜上表面由于反 射和折射而分振幅，在上、下 表面的反射光干涉,反射光的干涉公式：,b、透射光的干涉,（1）劈

2、尖干涉,（減弱暗紋）,相鄰兩明（暗）條紋處劈尖厚度差,(若 ，則 ),平行于棱邊的明暗相間的直條紋,相鄰明(暗)條紋間距：,（2）牛頓環(huán)干涉,干涉條紋是以接觸點為中心的同心圓環(huán)，,其中R為透鏡的曲率半徑,暗環(huán)半徑,其明環(huán)半徑,討論：中間一點是暗圓斑； 條紋不是等間距的，越外越小 中間填充介質(zhì)，仍有一條光線 有半波損失:,明環(huán)：,暗環(huán)：,（3）增透與增反,增透：,增反：,利用振幅分割法使兩個相互垂直的平面鏡形成一等效的空氣薄膜，產(chǎn)生干涉。,視場中干涉條紋移動的數(shù)目與相應(yīng)的空氣薄膜厚度改變（平面鏡平移的距離）的關(guān)系,5邁克耳孫干涉儀,三、討論,1單色光垂直入射劈尖，討論A、B處的情況,暗,2楊氏雙

3、縫干涉中，若有下列變動，干涉條紋將如何變化,（1）把整個裝置浸入水中此時波長為 ，則條紋變密,（2）在縫S2處慢慢插入一塊厚度為t介質(zhì)片，,（3）將光源沿平行S1S2連線方向作微小移動,圖示S向下移動，此時 ，于是中央明紋的位置向上移動（為什么？）,3圖示，設(shè)單色光垂直入射，畫出干涉條紋（形狀，疏密分布和條紋數(shù)）,（1）上表面為平面，下表面為圓柱面的平凸透鏡放在平板玻璃上。,由圖知可得明條為8條，暗條為7條的直線干涉條紋（圖示）。,（2）平板玻璃放在上面，下面是表面為圓柱面的平凹透鏡。,同理，由,討論：,分別寫出左右兩側(cè)的反射 光的光程差表示式（對應(yīng)同一厚度）,與,左右兩側(cè)明暗相反的半圓環(huán)條紋

4、（圖示）,可見，對應(yīng)同一厚度處，左 右兩側(cè)的光程差相差半波長 ， 即左邊厚度 處為暗紋時，右 邊對應(yīng)厚度 處卻為明紋，反之亦然，因此可觀察到的牛頓環(huán)的圖樣是：,四、計算,由暗條紋條件得,已知N處為第七條暗紋，所以取 ，得,方法2：劈尖相鄰明條（暗條）間的垂直距離為 ，今有七條暗紋，棱邊為明條紋，則其厚度,解（1）設(shè)在A處，兩束反射光的光程差為,若計算透射光，圖示 ,由圖示幾何關(guān)系知（設(shè)A處環(huán)半徑r）,（2）,代入式（1）得,為正整數(shù)，且,解： 在油膜上、下兩表面反射光均有相位躍變，所以，兩反射光無附加光程差,3折射率為n =1.20的油滴在 平面玻璃（折射率為 上 形成球形油膜，以 光 垂直入

5、射，觀察油膜反射光的干涉條紋，求若油膜中心最高點與玻璃平面相距1200nm，能觀察到幾條明紋？,因此明紋條件滿足,（1）,討論：當油膜擴大時，條紋間距將發(fā)生什么變化？,（不變，變小，變大）,變大！,光的衍射 光的偏振復(fù)習課,一、基本要求,1了解惠更斯菲涅耳原理,2掌握單縫夫瑯禾費衍射的條紋分布，以及縫寬，波長等對衍射條紋的影響,3理解光柵衍射方程，會分析光柵常數(shù)，光柵縫數(shù)N等對條紋的影響,4理解線偏振光獲得和檢驗的方法，馬呂斯定律,二、基本內(nèi)容,1單縫夫瑯禾費衍射,（1）半波帶法的基本原理,（2）明暗條紋的條件,第一步分 光的衍射,（3）明暗紋中心的位置,線寬度,明條紋寬度,（4） 條紋寬度,

6、中央明條寬度：角寬度,斜入射：,條紋位置：,2衍射光柵,（1）光柵衍射是單縫衍射和各縫干涉的總效果,（2）光柵方程,（3）缺級條件，當,同時成立時，衍射光第 級缺級且,（4）各主極大的位置,（1）角位置：,當 角很小時,（2）線位置,b、相鄰主極大的間距,（1）角間距,（2）線間距,a、各主極大的位置,（5）斜入射時的光柵方程,(2) 譜線缺級：,缺級條件：,（1）最大級數(shù),a、垂直入射,（6）屏上最多可以看到的主極大的條數(shù),b、斜入射,（1）可觀測到的最大級數(shù),上,下,（2）共可觀測到,分辨率,4、x射線衍射布拉格衍射公式,掠射角；d晶格常數(shù),2、馬呂斯定律,3、布儒斯特定律：,1、偏振態(tài),

7、自然光、偏振光、部分偏振光,第二部分：光的偏陣,自然光通過偏振片后，強度為,三、討論,1由下列光強分布曲線，回答問題,各圖的 等于多少？有哪些缺級?,討論下列光線的反射和折射.,四、計算,在可見光范圍內(nèi)，滿足上式的光波：,可允許在屏上x=1.5mm處的明紋為波長600nm的第二級衍射和波長為420nm的第三級衍射,（2）此時單縫可分成的波帶數(shù)分別是,討論：當單縫平行于透鏡（屏）上下微小平移時，屏上的條紋位置是否也隨之移動.,位置不變！為什么？,2雙縫干涉實驗中，縫距 ，縫寬 ，即雙縫（N=2）的衍射，透鏡焦距f=2.0m，求當 光垂直入射時，,（1）條紋的間距,（2）單縫中央亮紋范圍內(nèi)的明紋數(shù)目（為什么要討論這一問題？）,解：分析,雙縫干涉卻又受到每一縫（單縫）衍射的制約，成為一個雙縫衍射，(圖示衍射圖樣),（1）由 得明紋中心位置,因為,條紋間距,（2）欲求在單縫中央明紋范圍內(nèi)有多少條明紋，需知缺級條件,因為 ，即出現(xiàn)缺級現(xiàn)象,所以，在單縫中央明級范圍內(nèi)可以看到9條明紋(-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4),解（1）由光柵方程，有,已知,得,又因第4級缺級，則由 ， 得,（2）設(shè) ，則,可以見到 （k=9條)，包括零級明紋，但是：由于有缺級， ，則可見到15條,（3）此時屏上條紋不再對稱，在一側(cè)有,另一側(cè)有,當 時，,時，,4將一束自然光和線偏振