大學物理光的干涉ppt課件

1、光光 學學 概概 述述一一. .光的機械微粒學說光的機械微粒學說(17(17世紀世紀-18-18世紀末世紀末) )代表：牛頓代表：牛頓對立面：惠更斯對立面：惠更斯-動搖說動搖說分歧的焦點：光在水中的速度分歧的焦點：光在水中的速度vv 水水空空氣氣vv 水水空空氣氣18501850年佛科年佛科FoucauldFoucauld測定測定vv 水水空空氣氣微粒說開場瓦解微粒說開場瓦解二二. .光的機械動搖說光的機械動搖說(19(19世紀初世紀初-后半世紀后半世紀) )二二. .光的機械動搖說光的機械動搖說1919世紀初世紀初-后半世紀后半世紀 英國人托馬斯英國人托馬斯. .楊楊(T.Young)(T.

2、Young)和法國人菲涅爾和法國人菲涅爾(A.T.Fresnel)(A.T.Fresnel)經過干涉、衍射、偏振等實驗證經過干涉、衍射、偏振等實驗證明了光的動搖性及光的橫波性。明了光的動搖性及光的橫波性。性質：彈性機械波，在機械以太中傳播。性質：彈性機械波，在機械以太中傳播。三三. .光的電磁說光的電磁說1919世紀的后半期世紀的后半期-1919世紀后半期世紀后半期MaxwellMaxwell建立電磁實際，提出了建立電磁實際，提出了光的電磁性，光的電磁性，18871887年赫茲用實驗證明。年赫茲用實驗證明。性質：電磁波在電磁以太中傳播性質：電磁波在電磁以太中傳播四四. .光的量子說光的量子說2

3、020世紀初世紀初- 電磁動搖說在解釋電磁動搖說在解釋“熱幅射實驗及熱幅射實驗及“光光電效應等實驗遇到困難。電效應等實驗遇到困難。 1900 1900年普朗克提出了年普朗克提出了“熱幅射量子實際，熱幅射量子實際，愛因斯坦提出了光子實際，將光看成一束粒子愛因斯坦提出了光子實際，將光看成一束粒子流與電磁動搖說相抗衡流與電磁動搖說相抗衡 二者各自統(tǒng)治著自已的領域。二者各自統(tǒng)治著自已的領域。 1924 1924年法國人德布羅意年法國人德布羅意De.Broglie)De.Broglie)大膽大膽提出了提出了“物質波的概念，爾后薛定諤、海森物質波的概念，爾后薛定諤、海森伯等人創(chuàng)建了量子力學，又將二者一致同

4、來。伯等人創(chuàng)建了量子力學，又將二者一致同來。 光是一個復雜的客體，它的本性只能經過它光是一個復雜的客體，它的本性只能經過它的表現(xiàn)來確定。它的某些方面象波而另一方面的表現(xiàn)來確定。它的某些方面象波而另一方面象微粒波粒二象性。但它既不是經典的波，象微粒波粒二象性。但它既不是經典的波，也不是經典的微粒，也不是二者的混合體。也不是經典的微粒，也不是二者的混合體。“山重水復疑無路，柳暗花明又一村山重水復疑無路，柳暗花明又一村分類：分類：1 1幾何光學幾何光學-研討光的直線傳播及光學儀器的研討光的直線傳播及光學儀器的 制造；制造；2 2動搖光學動搖光學-研討光的動搖性；研討光的動搖性；3 3量子光學量子光學

5、-研討光與物質的相互作用。研討光與物質的相互作用。 從從2020世紀世紀5050年代起，出現(xiàn)了年代起，出現(xiàn)了“相關光學、相關光學、“纖維光學、纖維光學、“全息光學與全息技術全息光學與全息技術.它是既年輕又古老的科學，也是現(xiàn)代技術的根底它是既年輕又古老的科學，也是現(xiàn)代技術的根底光學的開展仍可用光學的開展仍可用“方興未艾，出路無量來描方興未艾，出路無量來描畫畫 復習復習 波的干涉波的干涉1. 1. 相關條件相關條件 同頻率、同振動方向、相位差恒定同頻率、同振動方向、相位差恒定2. 2. 相長與相消干涉條件相長與相消干涉條件 加強加強 2k (21)k 減弱減弱 第第1414章章 光的干涉光的干涉1

6、4.1 14.1 相關光及其獲得相關光及其獲得 14.2 14.2 光程光程 光程差光程差14.3 14.3 分割波面法產生的光的干涉分割波面法產生的光的干涉 14.4 14.4 分割振幅法產生的光的干涉分割振幅法產生的光的干涉 14.5 14.5 邁克爾遜干涉儀邁克爾遜干涉儀 * * 14.6 14.6 干涉條紋的可見度干涉條紋的可見度 時間相關性與空間相關性時間相關性與空間相關性 14.1 14.1 相關光及其獲得相關光及其獲得一一. .光矢量、光強度光矢量、光強度二二. .光源、熱光源的特點光源、熱光源的特點三三. .光波的疊加光波的疊加相關疊加與非相關疊加相關疊加與非相關疊加四四. .

7、相關光：同頻率、同振動方向、相位相關光：同頻率、同振動方向、相位差恒定差恒定 五五. .相關光的獲得相關光的獲得 1)1)分波陣面法分波陣面法 2)2)分振幅法分振幅法14.2 14.2 光程光程 光程差光程差 一一. .問題的提出問題的提出二二. .光程光程三三. .干涉加強與干涉減弱的條件干涉加強與干涉減弱的條件四四. .透鏡的等光程性透鏡的等光程性 在光路中引入透鏡不產生附加的光程差在光路中引入透鏡不產生附加的光程差 k 明明 (1,2,)k 2k 明明(21)k 暗暗(21)2k 暗暗iin r 14.3 14.3 分割波面法產生的光的干涉分割波面法產生的光的干涉一一. .楊氏雙縫干涉

8、楊氏雙縫干涉 明暗紋位置明暗紋位置二二. . 菲涅爾雙面鏡菲涅爾雙面鏡三三. . 洛埃鏡實驗洛埃鏡實驗1S2S1r2r xPOD2a0,1,22(21)1,2,(4DkkaxDkka ( (明)明)暗)暗)/(2 )xDa 干涉條紋的間距干涉條紋的間距例例1 1：雙縫干涉中，雙縫間距：雙縫干涉中，雙縫間距d=0.5mmd=0.5mm，雙縫至，雙縫至屏的間隔屏的間隔 為為 D=25cmD=25cm，假設光源是由波長，假設光源是由波長 為為400nm 400nm 和和600nm 600nm 的兩種單色光組成，那么：的兩種單色光組成，那么：1.1.干涉條紋間距分別為多少？干涉條紋間距分別為多少？2.

9、2.距中央明紋多遠處兩種光線的亮紋第一次重距中央明紋多遠處兩種光線的亮紋第一次重合，各為第幾級？合，各為第幾級？ Dxd 解：解：1.2. 第一次第一次 重合重合121kk2211kk 例例2 2：雙縫干涉中，入射光波長為：雙縫干涉中，入射光波長為，雙縫至，雙縫至屏的間隔屏的間隔 為為D D，在一縫后放一厚為，在一縫后放一厚為b b的透明薄的透明薄膜，此時中央明紋處仍為明紋，求該明紋的干膜，此時中央明紋處仍為明紋，求該明紋的干涉級涉級(1)nkb nbb 解：解：(1)nb k S1S2dDXOPx1r2rnbO例例3 3：在楊氏雙縫實驗中，當作如下調理時，：在楊氏雙縫實驗中，當作如下調理時，

10、察看屏上的干涉條紋將如何變化并闡明理由察看屏上的干涉條紋將如何變化并闡明理由 1). 2a 1). 2a 不變，不變，D D 減??；減??； 2).2).單色光源單色光源S S 變成復色縫光源變成復色縫光源 ； 3).3).用一云母片蓋住任一個縫用一云母片蓋住任一個縫 ； 4).4).整個雙縫實驗安裝放入水中整個雙縫實驗安裝放入水中 2Dxa 2Dxka 明明復習：復習： 14-114-1，2 2，3 3預習：預習： 14-414-4作業(yè)：作業(yè)： 練習十二練習十二 例例3 3：在楊氏雙縫實驗中，：在楊氏雙縫實驗中，當作如下調理時，察看屏當作如下調理時，察看屏上的干涉條紋將如何變化上的干涉條紋將如

11、何變化并闡明理由并闡明理由 1).2a 1).2a 不變，不變，D D 減??；減??； 2).2).單色光源單色光源S S 變成復色縫光源變成復色縫光源 ； 3).3).用一云母片蓋住任一個縫；用一云母片蓋住任一個縫； 4).4).整個雙縫實驗安裝放入水中整個雙縫實驗安裝放入水中 2Dxa 2Dxka 明明1S2S1r2r xPOD2a第第1414章章 光的干涉光的干涉14.1 14.1 相關光及其獲得相關光及其獲得 14.2 14.2 光程光程 光程差光程差14.3 14.3 分割波面法產生的光的干涉分割波面法產生的光的干涉 14.4 14.4 分割振幅法產生的光的干涉分割振幅法產生的光的干涉

12、 14.5 14.5 邁克爾遜干涉儀邁克爾遜干涉儀 * * 14.6 14.6 干涉條紋的可見度干涉條紋的可見度 時間相關性與空間相關性時間相關性與空間相關性 14.1 14.1 相關光及其獲得相關光及其獲得一一. .光矢量、光強度光矢量、光強度二二. .光源、熱光源的特點光源、熱光源的特點三三. .光波的疊加光波的疊加相關疊加與非相關疊加相關疊加與非相關疊加四四. .相關光：同頻率、同振動方向、相位相關光：同頻率、同振動方向、相位差恒定差恒定 五五. .相關光的獲得相關光的獲得 1)1)分波陣面法分波陣面法 2)2)分振幅法分振幅法14.2 14.2 光程光程 光程差光程差 一一. .問題的

13、提出問題的提出二二. .光程光程三三. .干涉加強與干涉減弱的條件干涉加強與干涉減弱的條件四四. .透鏡的等光程性透鏡的等光程性 在光路中引入透鏡不產生附加的光程差在光路中引入透鏡不產生附加的光程差 k 明明 (1,2,)k 2k 明明(21)k 暗暗(21)2k 暗暗iin r 14.3 14.3 分割波面法產生的光的干涉分割波面法產生的光的干涉一一. .楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉二二. .菲涅爾雙面鏡菲涅爾雙面鏡三三. .洛埃鏡實驗洛埃鏡實驗1S2S1r2r xPOD2a0,1,22(21)1,2,34DkkaxDkka （明明）（暗暗）/(2 )xDa 明暗紋位置明暗紋位置干涉條紋的間距干

14、涉條紋的間距14-4 分割振幅法產生的光的干涉分割振幅法產生的光的干涉薄薄膜膜干干涉涉P1n1n2n1M2MeLiDC34E5A1B212nn 22cos2en 222212sin2e nni 14-4 分割振幅法產生的光的干涉分割振幅法產生的光的干涉一一. . 薄膜干涉最典型薄膜干涉最典型討論：討論：222212sin2e nni ( )=(21)()2kk 明明暗暗1.i 1.i 恒定，那恒定，那么么( )e 等傾干涉等傾干涉等厚干涉等厚干涉2.e 2.e 恒定，那恒定，那么么( ) i 1,2,3,.k 問題：問題：k k 能取能取0 0 嗎？嗎？14-4 分割振幅法產生的光的干涉分割振

15、幅法產生的光的干涉一一. . 薄膜干涉最典型薄膜干涉最典型二二. . 等厚干涉等厚干涉222212sin2e nni ( )=(21)()2kk 明明暗暗1.1.劈尖干涉劈尖干涉 設每一干涉條紋對應的薄膜厚度分別為：設每一干涉條紋對應的薄膜厚度分別為：123.ke e ee222en (21)2k k =1.2.3.k 明紋明紋暗紋暗紋(1)1n 1.1.劈尖干涉劈尖干涉sin0i ke1kel如條紋間間隔如條紋間間隔 為為l由明紋公式：由明紋公式：kkeel1sin(2) 1(2221knek(4)knek222(3)212neekk(5)(4)(4)式式-(3)-(3)式式: :代入代入2

16、 2：22sinln ke1kellA A劈尖的等厚干涉條紋是等間距的劈尖的等厚干涉條紋是等間距的結論：結論：B B劈尖的棱角劈尖的棱角 越小，條紋間距越寬越小，條紋間距越寬 C C,l 光波波長越長，條紋間距越大光波波長越長，條紋間距越大劈尖干涉的運用：劈尖干涉的運用：22sinln 被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體1)1)檢查平面與直角：檢查平面與直角：被檢體被檢體被檢體被檢體標標準準角角規(guī)規(guī)標標準準角角規(guī)規(guī)2 2丈量微小厚度和微小厚度變化丈量微小厚度和微小厚度變化1)1)檢查平面與直角：檢查平面與直角：22sinln dlsindtgL LdLtg 用測微顯微鏡測出用測微

17、顯微鏡測出L L、l l，即可得到，即可得到d d紙紙n2=12Ll sinL 2 2丈量微小厚度和微小厚度變化丈量微小厚度和微小厚度變化 薄膜厚度添加時，條紋下移，厚度減小時薄膜厚度添加時，條紋下移，厚度減小時條紋上移。條紋上移。 薄膜的薄膜的 添加時，條紋下移，添加時，條紋下移， 減小時減小時條紋上移。條紋上移。顯然，從視場中挪動了顯然，從視場中挪動了m m個個條紋，薄膜厚度改動了：條紋，薄膜厚度改動了：2em 2 2丈量微小厚度和微小厚度變化丈量微小厚度和微小厚度變化14-4 分割振幅法產生的光的干涉分割振幅法產生的光的干涉一一. . 薄膜干涉最典型薄膜干涉最典型二二. . 等厚干涉等厚

18、干涉222212sin2e nni ( )=(21)()2kk 明明暗暗1.1.劈尖干涉劈尖干涉122kkeen 2=2sinln 條紋為平行于棱邊明暗條紋為平行于棱邊明暗相間等間隔的直條紋，相間等間隔的直條紋，棱邊處棱邊處(e=0)為暗紋為暗紋2.2.增透與增反增透與增反 問題：組合透鏡中，反射光能損失問題：組合透鏡中，反射光能損失2020左右左右處理方法：在透鏡外表鍍膜處理方法：在透鏡外表鍍膜 e11.0n 21.38n 31.50n 增反：增反：220,1n ekk 增透增透(減反減反)：22(21)0,12n ekk 可由此波長可由此波長推出要鍍膜推出要鍍膜的厚度的厚度？思索：計算光程

19、差時，？思索：計算光程差時，什么情況下要加上什么情況下要加上2 3.3.牛頓環(huán)牛頓環(huán)A-A-曲率半徑很大的凸透鏡曲率半徑很大的凸透鏡1)1)安裝：安裝：B-B-平面光學玻璃平面光學玻璃AB干涉圖樣：干涉圖樣：半反半反射鏡射鏡顯顯微微鏡鏡r隨著隨著r的添加而變密！的添加而變密！krRORO2)2)定量分析定量分析ke垂直入射時的干涉條件垂直入射時的干涉條件22=(21)22ke nk 22=2ke nk 2=2kek 明紋明紋(1)(1)2=(21)/ 22kek 暗紋暗紋(2)(2)krn=1 中，中，n2 = 1n2 = 1krOROkekrn=12=2kek 明紋明紋(1)2=(21)/

20、22kek 暗紋暗紋(2)222=()kkrRRe 2=2Rekke 22Rekke 22kkreR kr (21)2kR kR 1.2.3.k 0.1.2.3.k 明環(huán)明環(huán)暗環(huán)暗環(huán)代入代入1 1、2 2式：式： 3)3)討論：討論： r = 0 r = 0 的地方，是零級暗紋；的地方，是零級暗紋； 條紋不是等間距的，越外越小條紋不是等間距的，越外越小 1(1)kkrrkRkR 1( (1)kkR kr (21)2kR kR 1.2.3.k 0.1.2.3.k 明環(huán)明環(huán)暗環(huán)暗環(huán) kr 白光入射時將出現(xiàn)白光入射時將出現(xiàn)由紫到紅的彩色條紋由紫到紅的彩色條紋kr (21)2kR kR 1.2.3.k

21、 0.1.2.3.k 明環(huán)明環(huán)暗環(huán)暗環(huán) 3)3)討論：討論： r = 0 r = 0 的地方，是零級暗紋；的地方，是零級暗紋； 條紋不是等間距的，越外越小條紋不是等間距的，越外越小 中間填充介質，仍有一條光線有半波損失中間填充介質，仍有一條光線有半波損失 n 4)4)運用：運用：1 1丈量光波長；丈量光波長；2 2檢查平面玻璃能否平坦，檢查平面玻璃能否平坦， 凹透鏡的曲率能否付合要求凹透鏡的曲率能否付合要求被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體規(guī)范透鏡規(guī)范透鏡例例1.1.牛頓環(huán)的牛頓環(huán)的R R4.5m4.5m，第，第k k級暗環(huán)半徑級暗環(huán)半徑第第k+5k+5級暗環(huán)半徑級暗環(huán)半徑4.9

22、50,krmm 56.065,krmm 求：入射光波長及求：入射光波長及條紋級數(shù)條紋級數(shù) k = ?k = ?例例2.2.將平面玻璃片覆在平將平面玻璃片覆在平凹柱面透鏡的凹面上凹柱面透鏡的凹面上 1)1)假設單色平行光垂直照射假設單色平行光垂直照射，從反射光中察看景象，從反射光中察看景象，試闡明干涉條紋的外形及試闡明干涉條紋的外形及其分布情況；其分布情況； 1500nm 2)2)當照射光波長當照射光波長 A時，平凹透鏡中央時，平凹透鏡中央 A A處是暗的，然后延續(xù)改動照射光波波長直到處是暗的，然后延續(xù)改動照射光波波長直到波長變?yōu)椴ㄩL變?yōu)?2600nm 時，時，A A處又重新變暗，處又重新變暗，

23、求求A A處平面玻璃片和柱面之間空氣隙的高度處平面玻璃片和柱面之間空氣隙的高度 復習：復習： 14-414-4預習：預習： 14-514-5，* *6 6作業(yè)：作業(yè)： 練習十三練習十三 第第1414章章 光的干涉光的干涉14.1 14.1 相關光及其獲得相關光及其獲得 14.2 14.2 光程光程 光程差光程差14.3 14.3 分割波面法產生的光的干涉分割波面法產生的光的干涉 14.4 14.4 分割振幅法產生的光的干涉分割振幅法產生的光的干涉 14.5 14.5 邁克爾遜干涉儀邁克爾遜干涉儀 * * 14.6 14.6 干涉條紋的可見度干涉條紋的可見度 時間相關性與空間相關性時間相關性與空

24、間相關性 相關光的獲得相關光的獲得1.1.分波陣面法分波陣面法 楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉2.2.分振幅法分振幅法222212sin2e nni ( )=(21)()2kk 明明暗暗反射，反射，n2 n2 最大最大或最小時或最小時 i 恒定，恒定，( )e 等厚干涉等厚干涉等傾干涉等傾干涉e 恒定，恒定，( ) i 等厚干涉等厚干涉1.1.劈尖干涉劈尖干涉122kkeen 2=2sinln 條紋為平行于棱邊明暗相間等間隔的條紋為平行于棱邊明暗相間等間隔的直條紋，棱邊處直條紋，棱邊處(e=0)為暗紋為暗紋2.2.增透與增反增透與增反 增反：增反：220,1n ekk 增透增透(減反減反)：22(2

25、1)0,12n ekk 3.3.牛頓環(huán)牛頓環(huán)kr (21)2kR kR 1.2.3.k 0.1.2.3.k 明環(huán)明環(huán)暗環(huán)暗環(huán) kr 白光入射時將出現(xiàn)白光入射時將出現(xiàn)由紫到紅的彩色條紋由紫到紅的彩色條紋 r = 0 r = 0 的地方，是零級暗紋；的地方，是零級暗紋； 條紋不是等間距的，越外越小條紋不是等間距的，越外越小 中間填充介質，仍有一條光線有半波損失中間填充介質，仍有一條光線有半波損失 n 4)4)運用：運用：1 1丈量光波長；丈量光波長；2 2檢查平面玻璃能否平坦，檢查平面玻璃能否平坦， 凹透鏡的曲率能否付合要求凹透鏡的曲率能否付合要求被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體被檢體規(guī)

26、范透鏡規(guī)范透鏡例例1.1.牛頓環(huán)的牛頓環(huán)的R R4.5m4.5m，第，第k k 級暗環(huán)半徑級暗環(huán)半徑第第k+5 k+5 級暗環(huán)半徑級暗環(huán)半徑4.950,krmm 56.065,krmm 求：入射光波長及求：入射光波長及條紋級數(shù)條紋級數(shù) k = ?k = ?2255kkrrR 22255kkkrkrr 例例2.2.將平面玻璃片覆在平將平面玻璃片覆在平凹柱面透鏡的凹面上凹柱面透鏡的凹面上 1)1)假設單色平行光垂直照射假設單色平行光垂直照射，從反射光中察看景象，從反射光中察看景象，試闡明干涉條紋的外形及試闡明干涉條紋的外形及其分布情況；其分布情況； 1500nm 2)2)當照射光波長當照射光波長

27、A時，平凹透鏡中央時，平凹透鏡中央 A A處是暗的，然后延續(xù)改動照射光波波長直到處是暗的，然后延續(xù)改動照射光波波長直到波長變?yōu)椴ㄩL變?yōu)?600nm 時，時，A A處又重新變暗，處又重新變暗，求求A A處平面玻璃片和柱面之間空氣隙的高度處平面玻璃片和柱面之間空氣隙的高度 例例3. 3. 在一干凈的玻璃片上放一滴油，當油滴展在一干凈的玻璃片上放一滴油，當油滴展開成油膜時，在開成油膜時，在=600nm=600nm的單色光垂直照射的單色光垂直照射下，從反射光中察看到油膜所構成的干涉條下，從反射光中察看到油膜所構成的干涉條紋，假設紋，假設n n油油=1.2, n=1.2, n玻玻=1.5, =1.5,

28、求：求：1)1)當油膜中的最高點與玻璃上外表相距當油膜中的最高點與玻璃上外表相距H=1200nmH=1200nm時，試描畫所察看到的條紋特時，試描畫所察看到的條紋特征征 2)2)油膜擴展時，條紋如何變化？油膜擴展時，條紋如何變化？14-5 14-5 邁克爾遜干涉儀邁克爾遜干涉儀 一一. .構造及光路圖構造及光路圖S透鏡透鏡半涂銀鏡半涂銀鏡補償透鏡補償透鏡反射鏡反射鏡眼或望遠鏡眼或望遠鏡M1M2G1G2LEM1光源光源二二. .干涉原理干涉原理ESM1M2G1G2L2/2n l ( )=(21)()2kk 明明暗暗當當M2M2挪動半個波長時挪動半個波長時光程差改動一個波長光程差改動一個波長 視場

29、中將看到視場中將看到一條條紋移過一條條紋移過當視場中看到當視場中看到N N條條紋移過時，條條紋移過時，M2M2平移的間隔平移的間隔 為：為：2dN 2 d 三三. .運用運用 丈量微小長度的變化丈量微小長度的變化 丈量光波波長丈量光波波長 測折射率測折射率 n另外，根據(jù)邁克爾遜干涉儀原理開展出了多另外，根據(jù)邁克爾遜干涉儀原理開展出了多種適宜不同要求的光學干涉儀。如：種適宜不同要求的光學干涉儀。如：顯微干涉儀顯微干涉儀(測定外表光潔度測定外表光潔度)法布里法布里-珀羅干涉儀珀羅干涉儀(測定光譜線波長測定光譜線波長)氣體檢測干涉儀測礦井瓦斯或潛水艇中氣體檢測干涉儀測礦井瓦斯或潛水艇中CO2含量含量

30、還有泰曼干涉儀、馬赫還有泰曼干涉儀、馬赫-曾德爾干涉儀等曾德爾干涉儀等 2dN N 歷史上邁克爾遜曾用此干歷史上邁克爾遜曾用此干涉儀測定紅隔線的波長：涉儀測定紅隔線的波長：6438.4696CdA 150C.1atm的枯燥空氣中的枯燥空氣中1927年國際會議規(guī)定：年國際會議規(guī)定：11553164.13Cdm 11650763.73Krm 1983年國際年國際17屆計量屆計量會議規(guī)定：會議規(guī)定：1299792458cms 1960年國際會議規(guī)定：年國際會議規(guī)定：光速光速例：邁克爾遜干涉儀兩臂中分別參與例：邁克爾遜干涉儀兩臂中分別參與20cm20cm長的長的玻璃管，一個抽成真空，一個充以一個大氣壓

31、玻璃管，一個抽成真空，一個充以一個大氣壓的氬氣，今以汞光線的氬氣，今以汞光線=546nm=546nm入射干涉儀，入射干涉儀，如將氬氣抽出，發(fā)現(xiàn)干涉儀中條紋挪動了如將氬氣抽出，發(fā)現(xiàn)干涉儀中條紋挪動了205205條條，求氬氣的折射率。，求氬氣的折射率。ESM1M2G1G2L2(1)nlN 1/2nkl 7205 5.46 102 0.20 解：解：30.28 10 1.00028n llN 復習：復習： 第十四章第十四章預習：預習： 15-115-1，2 2作業(yè)：作業(yè)： 練習十四練習十四 * *14-6 14-6 時間相關性和空間相關性時間相關性和空間相關性 (Temporal Coherence

32、 and Spatial (Temporal Coherence and Spatial Coherence )Coherence )一一. .干涉條紋的可見度干涉條紋的可見度 S1S2dDXO1r2r1.1.單色光入射時，只能在中央條紋附近看到單色光入射時，只能在中央條紋附近看到 有限的為數(shù)不多的有限的為數(shù)不多的 幾條干涉條紋幾條干涉條紋2 2單縫或雙縫寬度單縫或雙縫寬度增大時，干涉條紋增大時，干涉條紋變得模糊起來變得模糊起來 S1S2dDXO為什么？為什么？2. 可見度：可見度：1 1光的干涉除滿足同頻率、同振動方向、光的干涉除滿足同頻率、同振動方向、 相位差恒定以外，還要滿足：相位差恒定

33、以外，還要滿足：光程差：光程差： L ( L (相關長度相關長度) )光源線度：光源線度：b 2 2光的時間相關性是思索光波縱向傳播的光的時間相關性是思索光波縱向傳播的 相關性問題；光的空間相關性是思索光的相關性問題；光的空間相關性是思索光的 橫向傳播的相關性問題。橫向傳播的相關性問題。maxminmaxminIIVII 時間相關性時間相關性空間相關性空間相關性二二. . 時間相關性時間相關性XOS1S2dD 指由原子一次發(fā)光所繼續(xù)的時間來確定的光的指由原子一次發(fā)光所繼續(xù)的時間來確定的光的相關性問題相關性問題- -原子發(fā)光時間越長，察看到清楚的原子發(fā)光時間越長，察看到清楚的干涉條紋就越多，時間

34、相關性就越好。干涉條紋就越多，時間相關性就越好。1r2r1)1)兩波列的光程差為零兩波列的光程差為零12()rr 可產生可產生相關疊相關疊加加XOS1S2dD1r2r2)2)兩波列的光程差較小，小于波列長度兩波列的光程差較小，小于波列長度21()rrL 能參與產生相關疊加的波列長度減小能參與產生相關疊加的波列長度減小干涉條紋干涉條紋變模糊了變模糊了！P假設是明紋，那么明紋不亮；假設是暗紋；暗紋不暗假設是明紋，那么明紋不亮；假設是暗紋；暗紋不暗緣由：緣由：XOS1S2dD1r2r3)3)兩波列的光程差較大，大于波列長度兩波列的光程差較大，大于波列長度21()rrL 波列不能在波列不能在P P點疊

35、加產生干涉。點疊加產生干涉。干涉條干涉條紋消逝紋消逝了！了！緣由：緣由：P此乃高干涉級條紋看不清或消逝的緣由之一此乃高干涉級條紋看不清或消逝的緣由之一L 結論：產生光的干涉還須加一附加條件：結論：產生光的干涉還須加一附加條件：Lct 4 4相關時間與譜線寬度有如下關系：相關時間與譜線寬度有如下關系：I0/2I01221 2L 譜線寬度譜線寬度 可見，光的單色性越好，光的相關長度就可見，光的單色性越好，光的相關長度就越長，光的時間相關性也就越好越長，光的時間相關性也就越好譜線中心波長譜線中心波長幾種物質的波長、線寬及波列長度幾種物質的波長、線寬及波列長度)(A)(A)(mL發(fā)光物質發(fā)光物質aN58935889。965895。93 0.13.410-2gH5460.73 0.1310-2eeNH 激光激光6328 1010-7 40103