光的干涉

授课班级 授课日期 课 题 光的干涉 时 数 教学目的及 要 求 教学重点 难 点 应用 教学方法及 教 具 讲授 课堂设计(教学内容､过程､方法､图表等) 时间分配 光学:

经典光学:几何光学,物理光学 物理光学:波动光学､量子光学

近代光学:激光全息傅利叶和非线性光学

§17.1 光源 光的单色性和相干性

一､光源发光的特点:

1､原子跃迁发光:

2､光束的光波列构成:不同原子跃迁发出的许多光波列形成光束｡

3､两个普通光源发出的光束不能形成干涉｡

4､两个相干光的干涉极值条件:

两束光相干是指分别从两束光到达同一点的光波列的位相差保持恒定｡

二､光的单色性

三､光的相干性:

同频率､同振动方向､相位差恒定

§17.1获得相干光的方法(近代用激光光源)

一､常用方法

1． 分波阵面法 如杨氏双缝实验

2． 分振幅法

二、 相干叠加和非相干叠加

1． 单色光和准单色光

2． 非相干叠加和相干叠加

相位差:

非相干叠加:随机变化,

相干叠加:恒定,

§17.3 光程 光程差

一． 光程:光在媒质中通过的几何路程与媒质折射率的乘积 ;

光程差:, ()

二． 相长干涉和相消干涉的条件

()

三． 透镜的等光程性

使用透镜不会引起附加的光程差｡

§17.4 分割波面法产生的光的干涉

一． 杨氏双缝实验(1807年)

1． 实验目的:验证光的波动性;

2． 实验装置:

3． 实验结果:

① 干涉条纹是以点为对称点,明暗相间分布的,处为中央明纹,相邻明纹间及相邻暗纹间间距相等;

② 对不同的波长,相邻条纹间距不等,大,大,条纹疏;小,小,条纹密;

③ 用白光做光源,则中央明纹白色,两侧某一级条纹为由紫而红的彩条带｡

④ 缺点:要使､处有相同的相位,､､都必须很窄,通过狭缝的光强太弱,条纹不够清晰｡

4． 理论计算

① 明暗纹位置:

② 干涉条纹的间距 :

二． 菲涅尔双镜实验

三． 洛埃镜实验

例1． 杨氏双缝实验中,在距离双缝的屏上观察｡若光源是由波长和的两种单色光组成,则:

1． 干涉条纹间距分别为多少?

2． 距中央明纹多远处两种光线的亮纹第一次重合,各为第几级?

例2． 在杨氏双缝实验中,当作如下调节时,观察屏上的干涉条纹将如何变化?试说明理由｡

§17.5 分割振幅法产生的光的干涉

一． 薄膜干涉(最典型)

1． 现象

2． 分析计算:

3． 讨论

① 等厚干涉:一定,一定,

② 等倾干涉:一定,为常数,

4． 透射光的干涉

5． 注意点:

① 干涉光线?条纹域?光路?

② 半波损失?

③ 的取值要保证,取整数｡

典型例子:

二． 劈尖干涉

1． 劈尖

2． 计算

① 空气劈尖

讨论:劈尖处,,棱边为暗纹;

平行于棱边的明暗相间的直条纹

相邻明(暗)条纹间距:

相邻明(暗)条纹

② 玻璃劈尖

条纹间距:

3.应用

① 测:由

② 测微小高度(如细丝直径)

③ 检查玻璃片的平直程度

例:下边各图中,条纹将如何变化?

三． 牛顿环

1． 装置及现象

2． 计算:明暗环半径

将代入,

明环:

暗环:

3． 讨论:

① 中间一点是暗圆斑;

② 条纹不是等间距的,越外越小

③ 中间填充介质,仍有一条光线有半波损失,

明环:

暗环:

4． 应用:

① 测λ

② 检查平面或球面玻璃的质量

例:牛顿环:R=4.5m,第k级暗环半径第k+5级暗环半径求:

四． 增透与增反

1． 问题:组合透镜中,反射光能损失20%左右｡

2． 计算

　　增反:

　　增透:

例1:如图,在一洁净的玻璃片上放一滴油,当油滴展开成油膜时,在的单色光垂直照射下,从反射光中观察到油膜所形成的干涉条纹(用读数显微镜向下观察,若求:

① 当油膜中的最高点与玻璃上表面相距时,试描述所观察到的条纹形状;

② 油膜扩展时,条纹如何变化?

例2． 将平面玻璃片覆在平凹柱面透镜的凹面上,

① 若单色平行光垂直照射,从反射光中观察现象,试说明干涉条纹的形状及其分布情况;

② 当照射光波时,平凹透镜中央A处是暗的,然后连续改变照射光波波长直到波长变为时,A处重新变暗,求A处平面玻璃片和柱面之间空气隙的高度为多少?