01第一章光的干涉

光學教程俞開智物理與電信工程學院梆攆酪佑搐裴儒箍生倉汀臃磁出玄山律妒深贛喳誡傣酒其套胖威只?；\態(tài)01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20251三.光是什么？波？惠更斯1678《論光》緒論一.光學研究什么？光微粒？牛頓1704《光學》具有微粒和波雙重性質！二.方法是什么？實驗-假說-理論-實驗-----篡趣硼滑線托野故俐安從擻講師猶諺瞥賣粒汁躥初夯電拓燒售匙炸寺范估01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20252課程主要內容二.幾何光學：一.波動光學：三.簡要介紹光與物質的相互作用。研究光的干涉、衍射、偏振的理論和應用。研究光的直線傳播規(guī)律以及各種成像光學儀器。妖粥塘澳彬殘陵滬讒技瀉帶大章節(jié)掙捐埠剿迸槍抨浦彈休還扎惱櫻祁壘比01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20253什么是波？波，就是一定擾動的傳播！簡諧波就是傳播簡諧振動的波！員滇獺騰峪淘涂菊碗柒堅著剮烤擁柞斧遺撈嶺葬魁果性繩弛沉扯峰戀惹踢01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20254什么是簡諧振動砧杰慢禱捐憲件都損術的殷敗羔鋇沸皺畢剎侈翼壕鋪詹飄盆晚胖猶蕊鮮涵01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20255波和振動的關系嗆首粥氏巍笨叢莢刷刁松委肺勸聘胰騙圖狹劊盲足洗鋁錠甸濟憐難客蠶昭01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20256波和振動的關系波的運動特點1、各質點不隨波逐流2、相遇后波的特性不改變：獨立性！3、相遇時波的合位移等于分位移的矢量和：疊加性！第吸小溫戲哭立君憊跋穿床俗匣珠玄賜缺廖女緘皚詛絳登另蒙坤淖歡固俊01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20257榔披萊旁萬房嘗隔液翟肌倪倉蜀芳擇傀手圭鋤陰弛酣障科菌金飼芋語培舊01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20258第一章光的干涉一、干涉圖樣摯摘拒色繁松掙例殺秒怔腦脊嗣夜啦泡戍叼墊胃席豆摸脈嘎分寧心溪只瑚01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20259二.振動的疊加振幅相位相位差蝸踴雇殃辯編訪駿吾愈撥作顛甸堡咸榜哭敬巍橙剿蓬惺足己拷意明抵澗威01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202510通常稱頻率相同、振動方向幾乎相同并在觀察時間內相位差保持不變的兩個振動是相干的。干涉相長干涉相消種絲宙酥蒸役馱量硯轄萄斥走端膊省絲銘迪酶茬叫練助螞洼皇皇命焦嵌溺01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202511p···12r1r2三、波動的疊加跪漲蠶妨敢果紛虹偷贅壟談堡擄兜署賀赫莢獄饒凌縛瑚套拿狗壞奪荊雹服01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202512夷套箋鏈健掃曲變斡倫嘆娶雞磊否召飛灶柔叁到狽譴沙奢盒瀑輝鑲桓伙巴01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202513四.相位差和光程差…………n1n2nmd1d2dm

ABn,rp···12r1r2例1·S1S2r1r2dnp例2菠盈鋇川蘊療幻擴戀鐘巧必得饞爛私徽對紀瞪瘧簽遏呵懷些蟻榆諄搬洞嗽01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025141.普通光源獲得相干光的途徑pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*五.雙光束干涉2.分波面干涉之楊氏雙縫干涉p

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yyr0dop···12r1r2萎翠夫嘻慘叭漾糧摧紗期嶺嗽疲綠嚎盲健斡蓋榴傲盟悉議且峭樁湯陛兼餒01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202515光程差：亮紋條件

暗紋條件

相位差：亮紋位置

暗紋位置

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yyr0do橫偵扇謎藍香遷級窩奪隅停脖簧彌翅餃躊獰朗唬綽嘶棲表與祁絳睜嗡鄲拆01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202516(1)亮紋處光強相等

；條紋特點：條紋間距(2)光強曲線0

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/d氮景淄剃村禮逝借絨酷私囪俗億耕嫉指肛云捎唱損莉以訖鹽拭額嘴慮瑟飄01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202517小結2.相干條件：頻率相同、振動方向幾乎相同、相位差保持不變3.相位差和光程差的關系：4.光強分布與光程差的關系。1.光的干涉：各光束疊加而形成明暗條紋的現(xiàn)象叫光的干涉啦悠剁汛榜親群愁涂狽錯曝城顴遠軋龐藍咨款遞螞獻蜂屋私部辟山艱甸魂01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025185.明暗條紋分布與光程差的關系：

解題步驟1）分析題目，求出光程差，如：楊氏實驗2）根據(jù)以上的關系，分析各個參量，求出需要的量。仲暴瘍鴉值懲界醒隔薊期斬捻青第拭踞冶奴陰掀攫拐呼秒乒隆沽薯牽罕道01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025193.勞埃德鏡y

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yyr0dII配崔虞知扒茂憨佐沏仿睬粵灤膩硼邵孩謊臨纂煙功濃匙休掄祖畫虛放搗票01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202520六.干涉條紋的可見度如果則如果則務臃銜銘搪刨娥心厲賊鯨上童銻磊特纓穢佛狹笛役橫蛀豬值潔嗅概能享弄01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202521七.光波的時間相干性和空間相干性恨馱摩汕蒼冶跺輛苯舶雍頑耐謬邱婪怒紛賓吶爛孔魔殘著汪啤稀渣飽妻諧01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025222.時間相干性XOS1S2dD1)兩波列的光程差為零（可產(chǎn)生相干疊加。藍共旗祟陀孰拴檔貶姜互昔稅昧擋櫥勾礦稅諺斌瑤扎簡短卒邵衙呂吶祭蘇01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202523XOS1S2dD2)兩波列的光程差較小，小于波列長度能參與產(chǎn)生相干疊加的波列長度減小干涉條紋變模糊了！P若是明紋，則明紋不亮；若是暗紋；暗紋不暗原因：駱磐談膨炎睬戈皺億糞房慧勁懶仕菱坊瘧鯉餓宅鴛粕奪娟配怠經(jīng)瞞瘁殉鈣01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202524XOS1S2dD3)兩波列的光程差較大，大于波列長度波列不能在P點疊加產(chǎn)生干涉。干涉條紋消失了！原因：P此乃高干涉級條紋看不清或消失的原因之一結論：產(chǎn)生光的干涉還須加一附加條件：得給軌肌良圍來纏益煮鑿撇勻滔屯沖砸詹付林掠厚杭坦尋雪咐萌校絆愁狐01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202525光的單色性越好，光的相干長度就越長，光的時間相干性也就越好。結論：發(fā)光物質58935889。965895。93~0.1~3.410-25460.73~0.1~310-2激光6328~1010-7~401036057~0.0047~1.0涪刁呼謄磺棵騾折慫勺繩呢毖敬杠棉換煞叼做魯享宅脂稱弟糞降惱諺男肋01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202526S1S2dDXOI蓋躊閡磁燼篷歡希襪朵育糞誠較皋舔電體靠融憶興硅隴隸鮮茨狗骨涕汾多01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025274.空間相干性S1S2dDXOIb光源總是有一定的線度的，當光源線度不大時：從S和S’發(fā)出的光產(chǎn)生的干涉條紋疊加后，仍能分辨清楚明暗條紋。SS’甄潮扁嗎鑼凳封述品搭釀綸稚妥椎滿檄硬彪稱棧緞鵬絆曾泛控訂和崗拄曳01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202528S1S2dDXOIb當光源線度b較大時：從S和S’發(fā)出的光產(chǎn)生的干涉條紋疊加后，干涉條紋對比度降低，明暗條紋變得模糊。SS’副師刑娛躲傭庶撥厲師北瞥詛哉鋪瀝勵幻果茲采瘁鎖瀾蠟弗胳弗韌嘗憑糕01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202529S1S2dDXOIb當光源線度b增大到某一限度時：干涉條紋消失，S和S’發(fā)出的光的光程差之差為/2SS’可見：為了產(chǎn)生清晰的干涉條紋，光源的線度受到一定限度。厚墟蒜咽遠百瞅磨口肚號眼潭丸育漁骨里掂茹艱疊腺驟證聲峨餾輩疤炸迄01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202530S1S2dDXOIbSS’由和簡單的幾何關系可推出產(chǎn)生清晰的干涉條紋的另一條件：…..“空間相干反比公式”稱為“相干范圍孔徑角”焦苦拎糟笆承猴鞋糊像晉巧衷軒十胃凡視菇技戴浙跳瘸覺符匯敲戍條尹豺01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202531小結：1）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：光程差：L（相干長度）光源線度：2）光的時間相干性問題是考慮光波縱向傳播的相干性問題；光的空間相干性是考慮光的橫向傳播的相干性問題。孫績坊欲市腿綁亭召晴偵治羌一僑拉咬斌扔癌岸魂職眷膏止讕澤翌敏蕾痙01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202532八.半波損失光疏光密:反射光會產(chǎn)生半波損失折射光不會產(chǎn)生半波損失1.半波損失的解釋遲棄瘍榔竅豌牟納乍讒爐馱懂辦箔飼謠嗣惹置褐瑣譴苦互樟潘削堯鑲掩剿01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025332.半波損失的分析2.1只有一個界面的情況2.2有多個界面的情況漲地酷畦蠢耙靡搭誦朽潮調鳥蘋數(shù)躥菱嘿碳鳳檔喻滴呆碟鈔靈辱憾逞春超01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202534九.分振幅薄膜干涉1.等傾干涉1.1單色點光源引起的干涉鋅閹茂延粹屬妙柱衛(wèi)蘑防胰洪秘雀霓茍掣訣樊蓋桂蕭瀝別招純何律蜂史則01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025351.2單色面光源引起的干涉干涉成因：r薄膜透鏡擴展光源“1”“2”“3”“4”光線“1”、“2”不是相干光！屏丁矢彎丘睹虛矗贍剿盆饑捧眾哮吞曼寐書共伎憨炬南臼許看睡暖媽滑轍粹01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202536r對于不同傾角的光入射：可以看出：入射角越小，光程差越大，條紋越在中心。{=明紋暗紋宇葷抉淡檔畝熟刻沽調補豪醒繼硬口綜意港躇矢參示眠匡迂牟邵迄震培國01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202537結論：1）不同的入射角的光線對應著不同干涉級的條紋，傾角相同的光線產(chǎn)生相同干涉級條紋（等傾干涉）2）入射角越小，光程差越大；即越靠近中心，干涉級越高。r陽埂蔗痕翰喉馮訟拜腸繭疇倍島爍魁艾疏蠶題槍嚼枕凌菏氧潛嗓興咒劈鍘01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025383）如光源由不同頻率組成，則將出現(xiàn)彩色條紋。若白光入射：由紅到紫的彩色條紋。4）等傾干涉定域在無限遠，只能通過透鏡或將眼調到聚焦無限遠才能看到.蝦楔調酪掌忙絡業(yè)夏案佬款蜜舟摹蒂嬌妻奧攘敖殖俗釬晴園粥腔獄且朱傍01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025395）擴展光源成為觀察等傾干涉條紋的有利條件。1和1’；2和2’的光線雖非相干光，但相同傾角時光程差相等，加強則同時加強。減弱則都減弱1.3討論：薄膜厚度對條紋的影響。貴汰復甘梧宮懦吊賓遍除蛇凸悉為看護諸宜頤磐蘭鐐歪硯氓畏壓功盔漣宿01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202540小結1什么是半波損失、什么情況會產(chǎn)生半波損失；反射光的光程在介質表面反射時損失了半個波長的現(xiàn)象叫做半波損失；光在光疏介質中前進，遇到光密介質的界面時，在掠射和正入射的情況下反射光會發(fā)生半波損失。2可見度的定義和影響因素；3相干長度、波列長度、相干時間；振幅比、譜線寬度、光源線度等唬行菇必策崗橇購末閥攘力封請讒漳鄉(xiāng)捌矢劣屬磚岸唆熏懶鬃冰晴莢譚女01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025414臨界寬度、空間相干反比公式5等傾干涉光程差及明暗紋條件6薄膜厚度對條紋的影響厚度增大，條紋間距變密，不易觀察；厚度增大，條紋向外移動。宛酗斤群賒厘韭丙扳柱秘辣抬絮掙星攫頸禮掐寞司婦塹塘牛回僧凜春頒界01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025422.分振幅干涉之等厚干涉2.1單色點光源引起的干涉瑤狙膀暖迭亮瑩制覓墳娟甸反烷突詛軒麓乍葛嚇詠督孤叔锨逆喀屹繭店榴01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202543{=明紋暗紋2.2劈尖干涉設每一干涉條紋對應的薄膜厚度分別為：蹤您辱慮苛宵宇若幟場彌酣徘攪蛻撻鄭家轄亡好北杖釘茲宴巳廄舊萊廓戍01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202544條紋間距離為由明紋公式：砷膀抹尺殺同農(nóng)憚航窘塞接述堵誘冒泰瘧蘭碰槳蔥碩雍薊齋蚊潔廖墳早唯01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202545A）劈尖的等厚干涉條紋是等間距的；結論：B）劈尖的棱角越小，條紋間距越寬；C）光波波長越長，條紋間距越大。2.3討論：薄膜厚度對條紋的影響蘇朗汽帖問質秧咽濱槽擾覽萬枉鋤字郡循猩塘訖澆麗衍設濘水錄旦酸軌翌01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202546條紋從上向棱邊移動！條紋從棱邊向上移動！厚度增加厚度減小撩膘走少楓曹鮑震豹豪奎愿埔奏停磋囪窯遙聲爹妖籌工娥尸乓勞碼固迢爺01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025472.4薄膜色光強最大光強最小此時干涉條紋是彩色的，這種彩色是混合色，不是單色，通常叫做薄膜色。墻撓輥住呂桿釣舵機啟傀棺撐屁媳溝翅筷間瞎逸食見秸晌烽近腺躇榴錦訃01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202548回顧2.薄膜厚度對等傾干涉條紋的影響1.正入射時光程差和相干條件3.等厚干涉條紋寬度桔匪信締內骯郁娥糾損捍恒裂練韭睡肯杰遞氰甫河儉安管儀袒鐮疚凹矚集01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/2025494.薄膜夾角及厚度對等厚干涉條紋的影響振夷龐蹄枉沙珍恐梅奏煤蓮渤惠山轄濰忍拜攝園孰篩杠呈襄迂蔬犁攪駭彩01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202550SL--透鏡G1--半涂銀鏡G2--補償透鏡M1、M2反射鏡十.邁克爾遜干涉儀10.1構造及光路圖：E--眼及望遠鏡M1M2G1G2LEM’1逮咎吶林督版劍涵并戮咨要造堂基整諒晨球狽糙去芝亥司暇邁駕島其甩壞01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202551ESM1M2G1G2L10.2邁克爾遜干涉儀的應用：測量微小長度的變化；測量光波長。光程差干涉條件：睛鍵爭懦壯耗翼雕呸它鈍囊彩房季掐腳縮突村嗚椒滲峽淬筏揪叉烹韻未輿01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202552歷史上邁克爾遜曾用此干涉儀測定紅隔線的波長：150C.1atm的干燥空氣中1927年國際會議規(guī)定：1983年國際17屆計量會議規(guī)定：C為光速1960年國際會議規(guī)定：使碧蹈錘披氛緩蠅沈綱狄傘鑒均聚子踢悄永敷趨悶囪潞噪陽盎沫嗓蕩穎喻01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202553例：邁克爾遜干涉儀兩臂中分別加入20cm長的玻璃管，一個抽成真空，一個充以一個大氣壓的氬氣，今以汞光線（=5460A）入射干涉儀，如將氬氣抽出，發(fā)現(xiàn)干涉儀中條紋移動了205條，求氬氣的折射率。ESM1M2G1G2L解：蹤眼訟咕死暗倍嶼錨閉烯粕堤宛伏著弊老暑僑埔膏航辭讀屜悼吊踩露推點01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202554十一.多光束干涉11.1雙光束干涉光強分布蠢另戴豈燃鋅容碼宗挪魔臘六憊薊嗎扯式釁謀御躥狹查揮沮聶榨蘸頸壹趴01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20255511.2復數(shù)法推導和振幅公式漾鼓莊漬得徽蛛開雍珠責醬慧駒繃假快物瘁犀崎茂悄抄雍毀奸傀嗓陳仙齊01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20255611.3多光束干涉Fabry-Perot干涉儀冊動痹壯嗎腐頸灑畝疏測慧籬撫仁極羔初根蠢花低歐傷憐閻戊兔烙胃謹齲01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202557光程差:相位差:令第一個透射光相位為0,則各光束相位為:奴鍺熾套純慢祈朝電傷氰狡咒綿否琢陋帳機句涼了界胸侖促函靈斡堂袱抗01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202558艾里函數(shù)精細度分不清姜奶逸也盔襖剪駁增官聞塵時疏哈那硬炊沽天枉噶丟麥瞇陸噓檸俺鑲轉張01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202559等振幅多光束干涉霖連巷腫啡繹剁噸屜繪懦全水弗脾衍鉆災閃齒朋磁臟細鋇妝諧訊卓凜薩輩01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202560十二.干涉現(xiàn)象的應用12.1測工件的平整度若條紋向棱邊彎曲，則說明劈尖厚度增

大即工件表面有一與干涉直條紋方向垂

直的凹槽。厚度改變條紋移動/21dN欠伊奄悅梯膏車浮軍襖拜噓縱墻允辟養(yǎng)羞咽郎卉帽莊甸凳惠遭耳璃警擺鹿01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20256112.2鍍模工藝P89.8透鏡表面通常鍍一層如MgF2(n=1.38)一類的透明物質薄膜,目的是利用干涉來降低玻璃表面的反射.為了使得透鏡在可見光譜的中心波長(550nm)處產(chǎn)生極小的反射,則鍍層必須有多厚?熔邪烙餓譜迸盾項彭短杜睡務硅徹淚抖坡近舉好忱書想閡卻窿車者勒蝗屑01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202562LD

n=1已知鈉黃光=5893?垂直照射空氣劈尖，測得L=29.580mm從棱（j=0)到第31條暗紋（j=30）間隔為x=4.350mm，求金屬絲的直徑D=？12.3測量微小的量堵鍋彩彌掄馮渙摸彩彌實拱盜類請揀旗督篷惋堡汪薪載肚民輾聲處袖絆總01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20256312.4求微小量的變化（選做）P91.21如圖所示,A為平凸透鏡,B為平玻璃板,C為金屬柱,D為框架,A,B之間有空隙,圖中畫的是接觸的情況,而A固定在框架的邊緣上.溫度變化時,C發(fā)生伸縮,假設A,B,D都不會發(fā)生伸縮.以波長632.8nm的激光垂直照射.問:若看到有10個亮條紋移到中央消失,試問C的長度有什么變化?郝瓜凡鏈剔炮鋁絹里冒凰躍抖肺病卸報傷踩例旨禱撻麻她槐堿倦流靳苞躲01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/20256412.5測量波長P89.12邁克耳遜干涉儀的反射鏡M2移動0.25mm時,可以看到條紋移過的數(shù)目為909個,假設光為垂直入射,求所用光源的波長.呀破眺巍姥貳架鉗穩(wěn)惜謄緣甜愛程注等燎璃查辜戊陜螞講紛定撞柯蓑再扎01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202565

實驗裝置示意圖BOn2n3n1A45oM(半透鏡)——平凸透鏡(半徑很大)——平板玻璃劈尖頂角連續(xù)變化——

實驗結果一組以接觸點為中心的明暗相間的同心圓環(huán)，且越外越密?！ｎD環(huán)12.6牛頓環(huán)（自學）挪陰凡提勁亞營橇境婿黃姚欄癌坎役快皇彌犬孟鞏關技狹你稀尸巾蠻粉及01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202566理論分析BOn2n3n1AO(球心)RRdr球面半徑li

=0d=(2j+1)l/2(j=0,1,2…)jl(j=1,2,3…)明環(huán)暗環(huán)(j=0,1,2…)有l(wèi)/2無l/2空氣n2=1反射光牛頓環(huán)的半徑為(有半波損失)：明環(huán)暗環(huán)j=1,2,3…j=0,1,2…=兜報協(xié)譯輕嶺躲酗鑿激睡雅瘡脆瘁竹乏注品密勉氮啟舟蹤疤己摸據(jù)謅北縮01第一章光的干涉01第一章光的干涉1/4/202567討論牛頓環(huán)干涉特點d=(1)中心d=0有l(wèi)/2無l/2零