2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：光程與光程差

1、光程與光程差 光程與光程差一、光程單色光（）在真空中的波長(zhǎng)：在介質(zhì)（折射率為 n）中的波長(zhǎng)：光程( nx )： 將光在介質(zhì)中通過的路程折算到同一時(shí)間內(nèi)在真空中所通過的相應(yīng)路程。例 在楊氏實(shí)驗(yàn)裝置中，采用加有藍(lán)綠色濾光片的白色光源，波長(zhǎng)范圍 =100 nm，平均波長(zhǎng)為490 nm。試估算從第幾級(jí)開始，條紋條紋將變得無(wú)法分辨？解：設(shè)該藍(lán)綠光的波長(zhǎng)范圍為1 2，則有相應(yīng)于1 和2，楊氏干涉條紋中k 級(jí)明紋的位置分別為k 級(jí)條紋所占的寬度為當(dāng)此寬度大于或等于相應(yīng)于平均波長(zhǎng)的條紋間距時(shí)，干涉條紋變得模糊不清，即從第五級(jí)開始，干涉條紋變得無(wú)法分辨。 洛埃德鏡實(shí)驗(yàn)S1：實(shí)光源，S2：虛光源MN：平面反射鏡陰

2、影部分出現(xiàn)干涉接觸點(diǎn): 暗條紋反射光存在半波損失。半波損失：光從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)的分界面上反射時(shí)，在垂直入射（i =0）或掠入射（i =90）的情況下，反射光的相位與入射光的相位有 的突變。 其他雙縫型干涉裝置1. 菲涅耳雙面鏡SS1S2M1M2S：實(shí)光源，S1、S2：虛光源M1、M2：平面反射鏡兩虛光源為相干光源，陰影部分出現(xiàn)干涉2.菲涅耳雙棱鏡S1SS2例 一射電望遠(yuǎn)鏡的天線設(shè)在湖岸上，距湖面高度為h，對(duì)岸地平線上方有一恒星正在升起，恒星發(fā)出波長(zhǎng)為l的電磁波。求：當(dāng)天線測(cè)得第1級(jí)干涉極大時(shí)恒星所在的角位置。解：hCAB由幾何關(guān)系，并考慮到在水面反射時(shí)存在著半波損失取 k = 1，光源的相

3、干長(zhǎng)度 根據(jù)普通光源發(fā)光的特點(diǎn)，在干涉裝置中分出來的兩束光會(huì)聚時(shí)，波程差不能大于原子光波列的長(zhǎng)度相干長(zhǎng)度。激光光源，相干長(zhǎng)度約為幾十到幾百米， 故其相干性極好。相干長(zhǎng)度：則無(wú)干涉 媒質(zhì)中abndn媒質(zhì) n媒質(zhì)中波長(zhǎng)光程 : (光波在某一媒質(zhì)中所經(jīng)歷的路程d與這媒質(zhì) 的折射率n的乘積 ) 真空中波長(zhǎng)將光在介質(zhì)中通過的路程按照相位變化相同折合到真空中的路程n1n2nmd1d2dm光程差 ： 光程：PA. 如果同頻率兩束光，在不同媒質(zhì)中經(jīng)過相等的光程。幾何路程等否？不等經(jīng)過時(shí)間等否？相位變化等否？等等B. 透鏡的等光程性（透鏡不產(chǎn)生附加光程差）討論：?jiǎn)枺毫咙c(diǎn)亮點(diǎn)說明：從與光線垂直的面到焦點(diǎn)，各光線等光程。例 如圖所示， S1和 S2為兩個(gè)同向的相干點(diǎn)光源，從S1和 S2到觀察點(diǎn)P的距離相等，即： S1P = S2P，相干光束1和2分別穿過折射率為n1和 n2，厚度皆為 t 的透明薄片，它們的光程差等于多少？p 例: 如圖雙縫,已知入射光波長(zhǎng)為 , 將折射率為 n 的劈尖緩慢插入光線 2 中 , 在劈尖移動(dòng)過程中 , 問 1）干涉條紋間距是否變化？ 2）條紋如何移動(dòng)？SS 解：1）條紋間距不變. 點(diǎn)為零級(jí)明紋位置零級(jí)明紋位置下移無(wú)劈尖時(shí)有劈尖時(shí)例 用薄云母片（n=1.58）覆蓋在楊氏雙縫的一條縫上，這時(shí)屏上的零級(jí)明紋移到原來的第七級(jí)明紋處。如