第1章 光的干涉-小結(jié).ppt

1、1.本章的總結(jié)、概括、結(jié)論。1.基本概念：光的折射率：光強(qiáng)：光速：c=299 792 458米/秒，可見光范圍：390760納米(7.73.9 )1014赫茲，光的相干條件：基本(必要)條件：光源的線性度是有限的：光路：在同一時間，光在介質(zhì)中傳播，相當(dāng)于真空中的nr，光路差：幾何光路介質(zhì)中的半波損耗，振幅差不是很大：條紋可見度：2，母版內(nèi)容：4，1，楊氏干涉：亮圖案：2，等傾角，等厚度干涉：4，法布里-珀羅干涉儀；5，牛頓環(huán)。條紋間距：時間相干性：空間相干性：光譜重合問題，光變薄和光密度，5，幾何光學(xué)(h 0，l0)，光學(xué)，波動光學(xué)(h 0，l0)，量子光學(xué)(h0，l0)，揮發(fā)性，電磁，光波疊

2、加1。光的線性疊加干涉，獲得相干光源的方法，光的干涉，光的干涉條件：3個必要條件和3個補(bǔ)充條件，幾個典型的干涉1。明暗條紋條件，2。邊緣分布，3。條紋動態(tài)變化、邁克爾遜干涉儀、增透膜和透明膜、等厚楔形干涉、牛頓環(huán)、法布里-珀羅干涉儀、楊氏干涉等。光路定義： nr，光路差的計算，振幅分割法，光路，薄膜干涉，等厚干涉，多光束干涉，7，光波的數(shù)學(xué)描述，(1)一維單色平面波：歐拉公式，(2)波函數(shù)：復(fù)振幅的復(fù)表示(理解)，對應(yīng)關(guān)系，復(fù)振幅的定義，通過G2計算光路差。旋轉(zhuǎn)前后，假設(shè)條紋移動了n(條)，光路發(fā)生了變化。雙縫干涉實例2，實例2雙縫裝置的一條縫被折射率為1.40的薄玻璃板覆蓋，另一條縫被折射率

3、為1.70的薄玻璃板覆蓋。插入玻璃板后，屏幕上原來的中心最大點(diǎn)現(xiàn)在被原來的五階條紋占據(jù)(假設(shè)波長為480納米，兩塊玻璃板厚度相等)。j=5，解決方案：插入玻璃板后光程差的變化，10，雙縫干涉的最大光程差實施例3，實施例3:雙縫低壓汞燈：綠光，以便觀察干涉條紋的順序和最大允許光程差。在典型的楊氏干涉實驗中，已知光源的寬度為b=0.25毫米，兩個孔之間的距離為d=0.50毫米，光源和兩個孔之間的距離為R=20厘米，所用光波的波長為。(1)計算雙孔處的橫向相干距離，你能在觀察屏上看到干涉條紋嗎？為什么？(2)為了觀察干涉條紋，光源至少應(yīng)該移動多遠(yuǎn)？如圖所示，在楊氏干涉裝置中，使用三個平行狹縫代替雙狹

4、縫，它們分別具有相同的狹縫寬度(兩者)和狹縫距離。如果單色狹縫光源和三個狹縫之間的距離足夠遠(yuǎn)，則到三個狹縫的光路可以被認(rèn)為是相同的，并且幕簾和三個狹縫之間的距離D足夠遠(yuǎn)。試著問：(1)窗簾的中心(2)第一階的最大角度位置；(3)方向強(qiáng)度與一階最大強(qiáng)度之比，14，10:在圖中所示的楊氏雙縫干涉系統(tǒng)中，一個狹縫比另一個狹縫寬，因此當(dāng)一個狹縫單獨(dú)發(fā)出的光到達(dá)屏幕中心部分時，其振幅是另一個狹縫單獨(dú)發(fā)出的光到達(dá)中心部分時的兩倍。假設(shè)間隙距離為d，屏幕中心的光強(qiáng)度為I0，15，16，并且薄膜發(fā)生干涉，示例6:使用玻璃作為基板，并且假設(shè)玻璃的折射率為1.5，涂覆折射率為1.30的透明薄膜。(1)對于波長為5

5、50納米的光，應(yīng)采取多大的膜厚來使反射光因干涉而抵消？(2)反射的兩束波長為400納米的紫光和波長為700納米的紅光之間的相位差是多少？(3)薄膜的折射率應(yīng)滿足什么條件解決方案是等厚干涉，即i1=I2=0，n1=1，N2=2.20，j=15-1=14，=632.8納米。因此，根據(jù)干涉消除公式，其分析如下：1 .等厚干涉；2.由于n1n2在上表面有半波損耗，n2n3在下表面沒有半波損耗，所以有額外的路徑差-/2；3.黑線是已知的，因此選擇干擾消除公式。替代已知數(shù)據(jù)，18，例：平面單色光垂直照射在厚度均勻的油膜上，油膜覆蓋玻璃板。眾所周知，油膜的折射率是1.30，玻璃的折射率是1.50。如果單色光

6、的波長連續(xù)可調(diào)，可以看到500納米和700納米的單色光在反射中消失，可以計算出油膜的厚度。在空氣中，垂直入射的白光被肥皂膜反射，在可見光譜中，在630納米處有一個最大干涉值，在525納米處有一個最小干涉值，在最大值和最小值之間沒有其他極值。眾所周知，肥皂膜的厚度是均勻的，所以計算肥皂膜的厚度(讓肥皂膜的折射率為1.33)，21。實施例1知道：使用波長相機(jī)透鏡n3=1.5，并且在其上涂覆一層氟化鎂抗反射膜n2=1.38，并且光垂直入射。問題1。如果反射光抵消，干涉條件為j=1。這部電影有多厚？2.這種抗反射膜在可見光范圍內(nèi)增加了嗎？因為，所以反射光經(jīng)歷兩次半波損失。反射光的干涉消除條件是：用j和

7、n2替代，得到：可見光的波長范圍為390760 nm，波長為412.5nm的可見光有增有減。因此，解決方案2:反射光的干涉具有建設(shè)性的條件：思考：如果n2n3，將獲得什么結(jié)果？為什么望遠(yuǎn)鏡的透鏡是紅色和藍(lán)色的？如圖所示，在折射率為1.50的平板玻璃表面上有一層厚度為300納米、折射率為1.22的均勻透明的油膜，白光垂直射向油膜。2)哪些波長的可見光在透射光中產(chǎn)生相長干涉？3)如果反射光中=550納米的光相互干涉，油膜的最小厚度是多少？解決方法：(1)由于反射光之間沒有半波損耗，反射光相長干涉的條件如下：j=1，紅光，j=2，所以只有可見光的紅光在反射中產(chǎn)生相長干涉。(2)對于透射光，構(gòu)造條件為

8、：j=。(3)反射相消干涉的條件：顯然，對應(yīng)于j=0的厚度最小，即24。實施例3，在白光下，觀察到折射率為1.30的薄油膜。如果觀察方向與油膜表面的法線成300度角，則可以看到油膜為藍(lán)色(波長為4800A)。試著找到最小的油膜厚度。如果從法線方向觀察，反射光是什么顏色？的解決方案需要考慮額外的路徑差異。根據(jù)亮紋條件，當(dāng)j=1，I=0:當(dāng)j=1時，當(dāng)j=2時：-綠光，-紫外光，不可見，25，邁克爾遜干涉儀實例1，其中長度為10厘米的玻璃管A分別引入邁克爾遜干涉儀的兩臂，求出空氣的折射率，解決方法是：讓空氣的折射率為n，當(dāng)一個相鄰的條紋或條紋移動時，光程差的相應(yīng)變化為一個波長， 當(dāng)觀察到107.2

9、條紋移動時，光程差的變化滿足以下要求：(1)便于將待測樣品插入和放置在邁克爾遜干涉儀的兩臂中，通過條紋的變化來測量相關(guān)參數(shù)。 高精度。26，邁克爾遜干涉儀實施例2，實施例3邁克爾遜干涉儀的一個臂中的反射鏡以勻速平行運(yùn)動，干涉條紋通過透鏡成像在光電元件的采樣窗口上。當(dāng)條紋移動時，進(jìn)入采樣窗口的光強(qiáng)變化將轉(zhuǎn)化為電信號的變化。(1)如果光源波長=600納米，測得的電信號變化時間頻率為=50Hz，并試著求出反射鏡的移動速度。(2)如果使用平均波長為589.3納米的鈉黃光作為解是：(1)如果反射鏡的一個臂在時間t中移動h，干涉條紋相應(yīng)地移動n，條紋移動的速度是m/s，(2)，非常接近也非常接近，合成后的

10、拍頻是，nm，27，解是：條紋的移動速度為m/s，(2)，非常接近，也非常接近，合成后的拍頻為nm，28，29，30。牛頓環(huán)示例1，示例1當(dāng)牛頓環(huán)干涉儀中的透鏡和玻璃之間填充介質(zhì)時，第十條條紋的直徑從0.0140米變?yōu)?.0127米。求液體的折射率。溶液：填充液體后：31，實施例2將牛頓環(huán)裝置放置在透明液體中，n=1.33(玻璃的折射率大于1.33)，R=300cm厘米，=650納米，并且(1)計算從中心向外第十個開口環(huán)處的液體厚度h10。(2)第十個開口環(huán)的半徑。牛頓環(huán)示例2，32，示例2。用波長為600納米的單色光照射，在垂直方向的反射光中觀察牛頓環(huán)，使平凸透鏡與平板玻璃之間的氣隙為150

11、納米。問：(1)牛頓環(huán)的中心是亮的還是暗的？(2)對應(yīng)于第六個亮環(huán)的空氣層厚度是多少？(3)如果使用白光照射，可見光中哪個波長最大值正好落在上述厚度位置？牛頓環(huán)示例3、34、35、36、123360楊氏干涉裝置中的S點(diǎn)光源發(fā)射波長=600納米的單色光。距離d=0.4mm毫米的雙狹縫S1和S2對稱分布在光軸的兩側(cè)。雙縫與觀察屏之間的距離為100厘米。將焦距為f=10cm厘米的薄透鏡置于雙縫中，解決方法：(1)薄透鏡由對稱分布的雙縫S1和S2成像，最終的干涉條紋是觀察屏上兩個對應(yīng)的虛像點(diǎn)形成的楊氏干涉條紋。用厘米表示，兩個虛擬光源之間的距離為厘米，虛擬光源和光屏之間的距離為毫米厘米。干涉條紋是垂直

12、于光軸的平行直條紋。由于光屏位于薄透鏡的焦平面上，對稱分布的雙縫在透鏡的焦平面上形成兩個傾角相同的平行光的干涉，每個平行光與光軸的夾角為。在楊氏干涉情況12和37中，兩個虛擬光源之間的距離是厘米，虛擬光源和光屏之間的距離是毫米和厘米。干涉條紋是垂直于光軸的平行直條紋。由于光屏位于薄透鏡的焦平面上，對稱分布的雙狹縫在透鏡的焦平面上形成兩個傾角相同的平行光的干涉，每個平行光與光軸的夾角為。條紋間距為，mm，干涉條紋為垂直于光軸的平行直條紋。例9波長為：的單色光以斜角入射到接縫間距為d的雙接縫上。如果雙縫與屏幕之間的距離為D(d)，如圖所示，試著找出：(1)每個亮紋的位置；(2)條紋間距；(3)如果將零級透明顆粒移動到屏幕的0點(diǎn)，則應(yīng)在S2接縫處放置折射率為N的透明電介質(zhì)片。焦距f=4毫米，孔徑=4毫米，照明波長=500納米，像面在物鏡后16厘米。(1)物鏡距離最近的兩個物點(diǎn)有多遠(yuǎn)？(2)為了提高物鏡的透光能力，如果透鏡玻璃的折射率為n=1.60，薄膜層的折射率為1.5，那么薄膜層的最小厚度是多少？如圖所示，一個大半徑的圓柱形凹透鏡覆蓋在一塊平