干涉1-thg

哈佛自习室墙上的训言.此刻打盹，你将做梦；而此刻学习，你将圆梦。.我荒废的今日，正是昨日殒身之人祈求的明日。.觉得为时已晚的时候，恰恰是最早的时候。.勿将今日之事拖到明日。时间在流逝..学习时的苦痛是暂时的，未学到的痛苦是终生的。.学习这件事，不是缺乏时间，而是缺乏努力。.即使现在，对手也不停地翻动书页。.现在淌的哈喇子，将成为明天的眼泪..学习并不是人生的全部。但，既然连人生的一部分——学习也无法征服，还能做什么呢？.请享受无法回避的痛苦。.只有比别人更早、更勤奋地努力，才能尝到成功的滋味。第8章光的干涉本章主要内容§1杨氏双缝干涉§2相干光和非相干光§3光程光程差§4薄膜干涉等厚条纹§5薄膜干涉等倾条纹§6Michelson干涉仪第8章光的干涉光（一般指可见光）是一定频率范围内的电磁波。频率：波长：Hz106.8~109.31414nm770~350单色光只含有单一频率成分的光。颜色与频率对应复色光含有多种频率成分的光。颜色较复杂干涉现象——满足相干条件的两列波在空间重叠，在重叠区域内，由于波的叠加而形成强度或加强或减弱的空间分布，且这种强弱分布是稳定的。干涉是波动的普遍特性，机械波、电磁波都有。1r2r1S2Sp相干条件：两波源满足相干条件的波源称为相干波源具有恒定的相位差振动方向相同具有相同的频率波的干涉示意图在P点的合成振动为：1112rSPcos22122212AAAAA)(2)(1212rrSS2222rSP§1杨氏双缝干涉T.Young的实验装置：1801年T.Young的干涉实验第一次从实验上为光的波动本质提供证据。微粒说波动说杨氏双缝实验的历史背景：线光源波1801年之前关于光的本质的问题在理论上一直争论不休。返回设以波长为的单色光作为光源，双缝间距为d，双缝到观察屏的距离为D。考察屏上坐标为x的P点处的干涉情况：cos2212221AAAAAxdxO1r2r1S2SDP122rr和视为同频、振动方向相同，同相的光源，设它们在P点引起的振动振幅为和（视为简谐波），合成后的振幅21SS21AAsin12drrxDdD,xdD,返回M查看光程差QDxsindDx相邻明/暗条纹的间距：查看xkDd明12xkDd暗返回(21)k暗条纹：21(sin212rrdk差（光））程K=1,2,3…….分别对应一级，二级…….暗条纹2k明条纹：21(sinrrdk光）程差K=0,1,2,3…….分别对应零级(光程差为0），一级，二级….明条纹查看如果白光入射：xOI4I11级2级3级4级光谱零级白条纹xkDd明不同光在同一级明纹的距离差返回cos22121IIIIIxDdIIII2cos22121光强随空间的分布：如果，则21IIxDdII2cos121140II查看minmaxminmaxIIIIV10V引入衬比度：§2相干光和非相干光1.相干光与非相干光并非所有的光波都能满足这些条件。普通光源灯不能。为什么？相干条件频率相同振动方向相同（均为必要条件）相位差恒定)cos2212221AAAAA以简谐运动为例：同频、同振动方向的简谐运动合成的振动为简谐运动，合成振动的振幅为随空间变化，只有它不随时间变化，即有恒定的相差，才能保证有稳定的振幅分布。查看相干光的获得分波面法分振幅法两种方法必须将同一原子同一次发出的光分成两部分。普通光源的发光特点1E2E3EE原子发光原理能级跃迁不同原子，同一原子不是同一次发出的光都是不相干的。Fresnel双面镜S1S2S1SSLloyd面镜其他分波面法实例：分波面法杨氏双缝实验将点光源的同一波面上的光分成两部分，分别通过两个光具组，经衍射（反射，折射）交迭在一起，形成干涉M半波损失波从波疏媒质入射到波密媒质界面上反射时，有半波损失查看薄膜干涉肥皂泡、水表面的油膜呈现彩色图案，光学仪器、眼镜的镀膜镜片，都是白光在产生薄膜干涉的结果。分振幅法当一束光投射到两种介质的分界面上，光能一部分反射，一部分透射§3光程光程差干涉本质上是波在特定条件下的叠加结果，叠加强度由相位差决定。两种典型结果是振幅和强度加强，或是减弱。加强——减弱——k2)12(k,2,1,0k1r2r1S2SP一般在真空（或空气）中，如果光源和同步（相干光源），相位差表示为21SS12122rrcrcr其中为真空中的波速和波长。,c查看引入光程——光传播的几何路程与折射率的乘积。光程差——两束光波之间的光程的差值。相位差=光程差2通常用表示光程差。212122()()MNrrnrr考虑光在透明介质中传播。传播速度和波长与真空中的不同。查看如果，明纹的整数倍如果，暗纹12的奇数倍例如杨氏双缝实验说明：研究光干涉问题，归结为分析两束光在相遇点的光程差。透镜成像不带来附加的光程差——透镜的等光程性。同一波面上发出的光线经透镜会聚一点，其间各条光线传播方向不同但光程相等M焦平面例题一杨氏干涉的应用1S2S1r2rh问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第k级明条纹处，其厚度h为多少？已知：S2缝上覆盖的介质厚度为h，折射率为n，设入射光的波长为。12)(rnhhr解：从S1和S2发出的相干光，所对应的光程差为0)1(12hnrr当光程差为零时，对应零条纹的位置应满足：原来k级明条纹位置满足：设有介质时，零级明条纹移到原来第k级处，它必须同时满足：1khn1S2S1r2rh所以，零级明条纹下移。12rrk①12(1)rrnh②在双缝干涉实验中，若把一厚度为e折射率分别为n1和n2的薄介质覆盖在双缝上，覆盖介质后，两束相干光至原中央明纹的光程差为。在双缝干涉实验中屏幕E上的P点处是明条纹，若将缝S2盖住并在S1S2的垂直平分面处放一反射镜M，此时[]A.P点处仍为明条纹B.P点处为暗条纹C.不能确定P点处是明条纹还是暗条纹D.无干涉条纹S1S2EP课后作业：p.278：2-8,13例题8.1总结振动和波