12-光学(干涉小结)

第十一章光学[e-mail]2016.1011-3干涉小结与练习光的干涉1理解相干光的条件及获得相干光的方法.2掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下光有相位跃变.3能分析杨氏双缝干涉条纹、薄膜干涉（劈尖、牛顿环、迈克尔孙干涉）（镜像、湖面…）一.概念1.模型：光线光波光子干涉,衍射,偏振—传播过程(方向&强度)光源,碰撞,吸收—物质作用过程2.相干光同频率同振动方向()E相位差(光程差)恒定光束间子波间“一分为二、三…”“自我干涉”分波阵面法、分振幅法2πφλ∆=∆3.光程—折算为真空情况()iinL∑相位差与光程差(λ为真空中波长)直线,反射,折射—传播过程(方向)4.半波损失（规律）光程差为正，相位差为负（滞后）(1)光程差1.基本公式二.干涉—有限光束相干叠加[](0,)2iijjnLnLλ∆=−+∑∑不同路径相位跃变影响(反射,且从疏到密)(2)干涉强弱判据(21)2kkλλ±∆=±+相长—明纹中心相消—暗纹中心0,1,2,k=(3)思路b.由具体光路计算∆(解题关键)c.干涉强弱判据光路中几何关系(可近似处理)条纹空间分布规律a.找(画)出叠加光束的光路(解题前提)2.实例双缝注①如实际问题与教材实例不一样，应自己推导相关公式求解。②注意k的取值范围！21sinrrdθ−≈211()rner−∆=+−薄膜22cos∆=+反ndγ2λ0n2最大或最小n2居中双缝条纹移动：关注中央明纹易错点最小和最大等厚条纹移动：跟踪某一条纹等高线在空气中做光的双缝实验，屏幕E上的P点处是明条纹。若将缝S2盖住，并在S1S2连线的垂直平分面上放一面反射镜M，其它条件不变（如图），则此时C、P处为暗条纹B、P处为明条纹A、P处无干涉条纹D、P处为半明半暗条纹1、如图所示，用波长为λ的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为n、劈尖角为α的透明劈尖b插入光线2中，则当劈尖b缓慢地向上移动时(只遮住S2)，屏C上的干涉条纹：C、间隔变小，向上移动B、间隔不变，向下移动A、间隔变大，向下移动D、间隔不变，向上移动2、如图所示，两相干波源S1和S2相距λ/4(λ为波长),S2的初位相为0。在S1、S2的连线上,S1左侧相距λ/3的P点处，两波引起的振动的位相差是0。则S1的初相位为_____3、λ/34、太阳光照在n=1.5的薄膜上，希望透过λ=660nm的红光较强，则薄膜最小厚度为_____；若希望反射λ2的光较强，则薄膜最小厚度为_____.在两条缝宽度相等的双缝干涉实验中，若其中一条缝的宽度稍稍增加，则干涉条纹的间距将_____（填变宽、变窄或不变）。其它的变化有______________________________.在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹向_____平移，且间距____。5、如图所示，波长为λ的平行单色光斜入射到距离为d的双缝上，入射角为θ．在图中的屏中央O处(S1O=S2O)，两束相干光的相位差为_______________．θθ6、7、利用牛顿环测量平凸透镜凸面的曲率半径R。设测得k，k+m级暗环的半径为分别为rk、rk+m，则R=_______8、如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上，当平凸透镜垂直缓慢离开平玻璃过程中，可以观察到这些环状干涉条纹：（A）向中心收缩；（B）向外扩张；（C）静止不动；（D）向右平移；（E）向左平移。微波探测器位于湖岸水面上方h处，发射波长为λ电磁波的射电星位于地平线上方φ角时，求图中所示的直射波线1与反射波线2之间的波程差_________。已知h=0.5m，λ=21cm，在φ从0°开始增大的过程中，P接收到的信号第一次达到极大值时φ=_________.Phφφ12湖面9、在维纳光驻波实验中，涂有感光乳胶膜的玻璃片的长度为1cm．玻璃片一端与反射镜接触，另一端与反射镜相距10μm．实验中测量出乳胶上两个黑纹的距离为250μm，则所用光波的波长是________.反射镜10、玻璃片𝜆𝜆11、杨氏双缝干涉实验中，入射光波长为λ，双缝相距b，观察屏到双缝距离d。如果将一厚度t、折射率为n的玻璃片覆盖在缝S2上，若t可调，则中心O处的干涉条纹光强将是t的函数，（1）求该函数关系（设t=0时O处光强为I0）（2）t满足什么条件时O处光强最小S1S2O20012(1)(1)(1cos)cos2ntntIIππλλ−−+或(21)2(1)ktnλ+=−两个同相相干点光源S1S2波长为500nm,两者距离d=0.05mm。如图所示，屏幕PP’与连线垂直，S2与屏距离D=20cm。则⑴中央O处是亮斑还是暗斑？其级次k为多少？⑵距中心O处2cm的A点是亮还是暗？其级次k又是多少？12、S1S2PP’DOdA附加题：⑶求第n条暗纹半径rn可能的公式：𝟏𝟏−𝐜𝐜𝐜𝐜𝐜𝐜𝜽𝜽≈𝟏𝟏𝟐𝟐𝜽𝜽𝟐𝟐1+𝑥𝑥𝑎𝑎=1+𝑎𝑎𝑥𝑥+𝑜𝑜(𝑥𝑥2)