光源光的單色性和相干性雙縫干涉洛埃鏡教程課件

第13章波動光學(xué)基礎(chǔ)第13章波動光學(xué)基礎(chǔ)§13.1光是電磁波一.電磁波1.電磁波的產(chǎn)生凡做變速運(yùn)動的電荷都是電磁波的波源例如：天線中的振蕩電流分子或原子中電荷的振動2.對電磁波平面簡諧電磁波的性質(zhì)(1)(2)電磁波是橫波?的描述（平面簡諧波）和傳播速度相同、相位相同§13.1光是電磁波一.電磁波1.電磁波的產(chǎn)生(3)波速(4)電磁波具有波的共性——在介質(zhì)分界面處有反射和折射真空中折射率電磁波在真空中傳播速率c與在某種介質(zhì)中的傳播速率u之比稱為該介質(zhì)的折射率(5)波的強(qiáng)度(3)波速(4)電磁波具有波的共性——在介質(zhì)分界面處有二.光是電磁波光色波長(nm)頻率(Hz)中心波長(nm)紅760~622

660

橙622~597610

黃597~577

570綠577~492540

青492~470

480蘭470~455

460紫455~390

430可見光七彩顏色的波長和頻率范圍二.光是電磁波光色波長(nm)頻率(§13.2

光源光波的疊加一.光源(1)熱輻射(2)電致發(fā)光(3)光致發(fā)光(4)化學(xué)發(fā)光能級躍遷波列波列長

L=c自發(fā)輻射非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(同一原子先后發(fā)的光)..自發(fā)輻射E2E1(5)同步輻射光源(6)激光光源受激輻射§13.2光源光波的疊加一.光源(1)熱輻射(2)二.單色光包含多種頻率的光——復(fù)色光具有單一頻率的光——單色光嚴(yán)格的單色光是不存在的，任何光源發(fā)出的光波都有一定的頻率范圍，當(dāng)Δλ較小時可以認(rèn)為是單色光——準(zhǔn)單色光獲得單色光的方法①棱鏡色散②濾光片③單色光源④激光二.單色光包含多種頻率的光——復(fù)色光具有單一頻率的光—·三.光波的疊加光強(qiáng)P12r1r2··當(dāng)干涉項,非相干疊加,相干疊加當(dāng)干涉項討論1.非相干疊加(1)(2)不恒定

(3)非相干疊加時·三.光波的疊加光強(qiáng)P12r1r2··當(dāng)干涉項,非相干疊(1)相長干涉（明）(2)相消干涉（暗）2.相干疊加如果如果相干條件:(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動方向平行(1)相長干涉（明）(2)相消干涉（暗）2.相干疊加如果§13.3獲得相干光的方法楊氏實驗

獲得相干光的方法1.分波陣面法（楊氏實驗)2.分振幅法（薄膜干涉)分波陣面

s1

s2

P

s

12n

1n2n3分振幅§13.3獲得相干光的方法楊氏實驗獲得相干光的方法1（分波陣面法）

一.楊氏實驗明條紋位置明條紋位置明條紋位置?實驗現(xiàn)象（分波陣面法）一.楊氏實驗明條紋位置明條紋位置明條紋位?理論分析很小?理論分析很小光強(qiáng)極小光強(qiáng)極大位置

光強(qiáng)極大

光強(qiáng)極小位置光強(qiáng)極小光強(qiáng)極大位置光強(qiáng)極大光強(qiáng)極小位置光強(qiáng)分布?光強(qiáng)極大位置

光強(qiáng)極小位置平行的等間距的明暗相間的條紋(1)屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間距為(3)當(dāng)用白光作為光源時，在零級白色中央條紋兩邊對稱地排列著幾條彩色條紋討論(2)已知d,D

及Δx,可測Ik012-1-24I0x0x1x2x-2x-1光強(qiáng)分布?光強(qiáng)極大位置光強(qiáng)極小位置平行的等間距的明暗相間的(4)考慮將縫光源垂直于水平軸上、下移動對干涉條紋的影響。屏單縫雙縫SS1S2S’條紋將向下平移如圖：(5)考慮將縫光源沿水平軸前后移動對干涉條紋的影響。條紋分布不變，亮度變化。(4)考慮將縫光源垂直于水平軸上、下移動對干涉條紋的影響。二.洛埃鏡（洛埃鏡實驗結(jié)果與楊氏雙縫干涉相似）接觸處,

屏上O點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋半波損失相當(dāng)于入射波與反射波之間附加了一個半波長的波程差?暗紋明紋

二.洛埃鏡（洛埃鏡實驗結(jié)果與楊氏雙縫干涉相似）接觸處,(1)明紋間距分別為(2)雙縫間距

d

為雙縫干涉實驗中，用鈉光燈作單色光源，其波長為589.3nm，屏與雙縫的距離D=600mm解例求(1)d=1.0mm和d=10mm，兩種情況相鄰明條紋間距分別為多大？(2)若相鄰條紋的最小分辨距離為0.065mm，能分清干涉條紋的雙縫間距

d最大是多少？(1)明紋間距分別為(2)雙縫間距d為雙縫干涉實驗中用白光作光源觀察楊氏雙縫干涉。設(shè)縫間距為d

，縫面與屏距離為D解

最先發(fā)生重疊的是某一級次的紅光和高一級次的紫光例可見光在400~760nm范圍內(nèi)，明紋位置為求能觀察到的清晰可見光譜的級次清晰的可見光譜只有一級用白光作光源觀察楊氏雙縫干涉。設(shè)縫間距為d，縫面與屏距離為例

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)從第一級明