《大学物理(II)下册教学课件：光的干涉2009》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理(II)下册教学课件：光的干涉2009（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光的干涉,一、基本要求,1理解获得相干光的基本方法，掌握光程的概念；,2会分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置和条件；,3了解迈克耳孙干涉仪的工作原理。,二、基本内容,1获得相干光的基本方法 （波阵面分割法，振幅分割法）,2光程,（1）光在折射率n的介质中，通过的几何路程L所引起的相位变化，相当于光在真空中通过nL的路程所引起的相位变化。,1 光程是 (A)光在介质中传播的几何路程. (B)光在介质中传播的几何路程乘以介质的折射率. (C)在相同时间内，光在真空中传播的路程. (D)真空中的波长乘以介质的折射率.,答案,(B), A ,选择题与讨论题,8 .,3杨氏双缝干涉（波阵面分
2、割法）,光程差,得：明纹条件,暗纹条件,条纹间距,1 在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1、S2距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O处，现将光源S向下移动到示意图中的S位置，则（） （A）中央明纹向上移动，且条纹间距增大 （B）中央明纹向上移动，且条纹间距不变 （C）中央明纹向下移动，且条纹间距增大 （D）中央明纹向下移动，且条纹间距不变,2杨氏双缝干涉中，若有下列变动，干涉条纹将如何变化,（1）把整个装置浸入水中此时波长为 ，则条纹变密,（2）在缝S2处慢慢插入一块楔形玻璃片，,图示由于S2到O点的光程逐渐增加，因此S1到屏和S2到屏两束光线相遇处的光程差为零的位置向下移动。,即整个
3、干涉条纹向下移动。,（3）把缝隙S2遮住，并在两缝垂直平面上放一平面反射镜,（4）两缝宽度稍有不等,干涉条纹位置不变，但干涉减弱不为零（暗），整个条纹对比度下降，不够清晰。,此时两束光的干涉如图所示， 由于S1光线在平面镜反射且有半波损失 ，因此干涉条纹仅在O点上方，且明暗条纹位置与原来相反。,由于两束光频率不同，不相干，无干涉条纹。,（5）分别用红、蓝滤色片各遮住S1和S2,（6）将光源沿平行S1S2连线方向作微小移动,如果光源S有一定宽度，情况又如何？（光的空间相干性）,图示S向下移动，此时 ，于是中央明纹的位置向上移动（为什么？）,5 双缝干涉实验装置如图所示,双缝与屏之间的距离 ,两缝
4、之间的距离 ,用波长 的单色光垂直照射双缝. (1)求原点o上、下方的第四 级明条纹的坐标x和它们明纹中心间距; (2)如果用厚度 ,折射率 的透明薄膜覆盖在图中的S1缝后面,零级明纹将移到原来第几级明纹处？,x,向上,向下,5 一双缝装置的一个缝被折射率为1.40的薄玻璃片所遮盖，另一个缝被折射率为1.70的薄玻璃片所遮盖.在玻璃片插入以后，屏上原来的中央极大所在点，现变为第五级明纹.假定=480 nm ，且两玻璃片厚度均为d，求d.,5 双缝干涉实验装置如图所示,双缝与屏之间的距离 ,两缝之间的距离 ,用波长 的单色光垂直照射双缝. (1)求原点o上方的第四 级明条纹的坐标x; (2)如果
5、用厚度 ,折射率 的透明薄膜覆盖在图中的S1缝后面,求上述第四级明条纹的坐标x.,x,4薄膜干涉（振幅分割法）,入射光在薄膜上表面由于反 射和折射而分振幅，在上、下 表面的反射光干涉,三、讨论,1单色光垂直入射劈尖，讨论A、B处的情况,另外：为什么不讨论n1上表面处反射光的干涉？,5 硅片(n=4)上的二氧化硅(n=1.5)薄膜对由空气中垂直入射的570 nm的黄光反射增强，则该薄膜的厚度至少应是_,解,4,n=1.5,（1）劈尖干涉,（减弱暗纹）,相邻两明（暗）条纹处劈尖厚度差,(若 ，则 ),（A）数目减小，间距变大 （B）数目减小，间距不变 （C）数目不变，间距变小 （D）数目增加，间距
6、变小,第2题图,2 如图所示，两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L，夹在两块平面晶体的中间，形成空气劈形膜，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹，如果滚柱之间的距离L变小，则在L范围内干涉条纹的（ ）, C ,12 .,11-18 折射率为1.60的两块标准平面玻璃之间形成一个劈形膜（劈尖角很小）。用波长=600 nm的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹。假如在劈形膜内充满n=1.40的液体时的相邻明纹间距比让劈形膜内是空气时的间距缩小l=0.5 nm，那么劈尖角是多少？,四、计算,由暗条纹条件得,已知N处为第七条暗纹，而棱边处对应 的暗纹，所以取 ，得,方法2：劈尖相邻明条（暗条）
7、间的垂直距离为 ，今有七条暗纹，棱边为明条纹，则其厚度,讨论：,如果N处为一明条纹如何计算？,如果N处不出现明、暗条纹，又如何计算。,波长为的单色光垂直照射到空气劈尖上，在距棱边l的地方观察到反射光干涉的第4条暗纹中心（从棱边算起）。若改用波长为的单色光，则在该处观察到第3条明纹。试用， l ， n表示劈尖角度和待测波长，并画图示意说明两种光照射下从棱边到该处所有明暗干涉条纹的分布。,（2）牛顿环干涉,干涉条纹是以接触点为中心的同心圆环，,其中R为透镜的曲率半径,暗环半径,其明环半径, B ,13 .,解（1）设在A处，两束反射光的光程差为,若计算透射光，图示 ,由图示几何关系知（设A处环半径
8、r）,（2）,代入式（1）得,为正整数，且,讨论：,分别写出左右两侧的反射 光的光程差表示式（对应同一厚度）,与,左右两侧明暗相反的半圆环条纹（图示）,可见，对应同一厚度处，左 右两侧的光程差相差半波长 ， 即左边厚度 处为暗纹时，右 边对应厚度 处却为明纹，反之亦然，因此可观察到的牛顿环的图样是：,解： 在油膜上、下两表面反射光均有相位跃变，所以，两反射光无附加光程差,3折射率为n =1.20的油滴在 平面玻璃（折射率为 上 形成球形油膜，以 光 垂直入射，观察油膜反射光的干涉条纹，求若油膜中心最高点与玻璃平面相距1200nm，能观察到几条明纹？,因此明纹条件满足,（1）,讨论：当油膜扩大时
9、，条纹间距将发生什么变化？,（不变，变小，变大）,变大！,3图示，设单色光垂直入射，画出干涉条纹（形状，疏密分布和条纹数）,（1）上表面为平面，下表面为圆柱面的平凸透镜放在平板玻璃上。,由图知可得明条为8条，暗条为7条的直线干涉条纹（图示）。,（2）平板玻璃放在上面，下面是表面为圆柱面的平凹透镜。,同理，由,利用振幅分割法使两个相互垂直的平面镜形成一等效的空气薄膜，产生干涉。,视场中干涉条纹移动的数目与相应的空气薄膜厚度改变（平面镜平移的距离）的关系,5迈克耳孙干涉仪,2 将折射率为1.4的薄膜放入迈克耳孙干涉仪的一臂时，由此产生7条条纹的移动如果实验用光源的波长为589.6 nm，则膜厚=_,解,插入后光路L2的光程变为L2-2e+2ne= L2 +2(n-1)e光程改变2(n-1)e,（2）若M2前插入一薄玻璃片，观察到干涉条纹移动150条，设入射光 ，玻璃折射率 ，求玻璃片的厚度,4 （1）迈克耳孙干涉仪中平面镜M2移动距离 时，测得某单色光的干涉条纹移动 条，求波长.,解 （1）移动条纹数和M2移动距离有如下关系式,（2）插入厚度为 的薄玻璃片，两束光的光程差改变了,或插入玻璃片后，在该光路上光程增加了 ，相当M2移动了,解得,28 .,
