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1、E1E2E313.6 ev3.4 ev1.5 ev0波列长度 2、光源的发光特性 :间隙性, 随机性光 的 干 涉 第一节 光源 光的相干性1、光源的发光机理一、普通光源同一个原子前后发出 的两个波列之间互相独立, 没有任何关联;各个原子发 出的各个波列之间互相独 立,没有任何关联1 、分波振面法 （ 杨氏干涉）将光源上同一发光点发出的光波设法分成两 束，使它们通过不同路径再相遇，而产生相 干叠加。2、分振幅法（ 薄膜干涉 ）I1I2I二、获得相干光的方法3、光的单色性及相干长度普通光源发出的光A、单色性不高B、相干长度长激光A、单色性高B、相干长度较短两束光的光程差必 须小于相干长度， 才能
2、产生干涉现象 。1、 实验装置2、实验结果及讨论第二节 杨氏双缝干涉实验、双镜、洛埃镜一、杨氏双缝干涉实验(1801年)要求讨论：（1）相邻明纹（或相邻暗纹）对应 的光程差相差 ， 杨氏干涉条纹是等间距的；由此式可测定光的波长（2）若用白色光源，则干涉条纹是彩色的则整个条纹向上平移一段距离（3）若S下移 ，所谓的零级条纹是指:从同相点出发到此处是等 光程的 思考题：若S不动，而将S1和 S2下移，则条纹如 何移动？二、 菲涅耳双（面）镜实验：光栏三、 洛埃镜实验光栏当屏幕移至B处，从S和S到B点的路程 差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射 时有半波损失存在(双镜)(洛埃镜)一 、 光程和光程差
3、第三节 光 程 与 光 程 差S1S2Pn1r1n2r2S1与S2同位相 nr 光程 为真空中的波长光程差、思考题：若将杨氏双缝干涉实验装置放在 折射率为n的透明液体中，则明暗纹公式 及条纹间距公式n2、光程nr的物理意义 在相同的时间内，光在真空中所走的路程。 3、附加光程差n dr2S1S2r1 O O附加光程差 与条纹移 动数N之间应满足：思考:若上下臂上分别放上透明介质(n1，d1 ； n2 ,d2 ),则附加光程差为（该结论普遍成立）解题思路：SS1S2OP例:双缝干涉实验装置如图所示,双缝与屏之间的距离D=120cm,两缝之间的距离d=0.50mm,用波长的单色光垂直照射双缝。 （
4、 1）求原点O上方的第五级明条纹的坐标X。（2）如果用厚度 ，折射率 n=1.58的透明薄膜覆盖在图中的S1缝后面，求上述第五级明条纹的坐标XS1S2X OX（2）Sn1 n2 n3e二、透镜不引起附加光程差焦平面F用透镜观测干涉时，不会带来附加的光程差 ABCPD焦平面F一、薄膜干涉（等厚干涉）明纹暗纹条纹形状由膜的等厚 点轨迹所决定。 P当垂直入射时:原则上K取0，1，2，但要保证膜厚不能取 负值第四节 薄 膜 干 涉透射光干涉与反射光干涉正好互补, 12二. 增透膜与增反膜故增透膜即为反射光干涉极小;而增反膜 即为反射光干涉极大关于半波损失的讨论：当薄膜的折射率相 对于它两边介质的折射率
5、为最大或最小时， 两束反射光干涉有半波损失。例题： 增透、增反膜问：若反射光相消干涉的条件中取 k=1 ，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光 范围内有没有增反？已知：用波长 ，照相机镜头n3=1.5，其 上涂一层 n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。解：反射光干涉无半波损失可见光波长范围 400760nm波长412.5nm的可见光有增反。一、劈尖干涉第 五 节 劈尖干涉 牛顿环k=1,2,k=0,1,2,n即:薄膜干涉中相邻明纹（或暗纹）对应 的薄膜厚度差为膜内光波长的一半。1.相邻的明纹（或暗纹）对应的厚度差e2.及间距劈尖角很小,故有则2. 工件表面的凹凸h3. 条纹移动则条纹移动N
6、条4. 求劈尖上明纹或暗纹数&明纹数目盯住某一点看，若厚度改变则附加光程差若 n&暗纹数目动画二、 牛 顿 环明环暗环明环暗环牛顿环的应用：测光波的波长，平凸透镜 的曲率半径，检验透镜球表面质量R1R2 r明环暗环用 2e= 2e2-2e1 联立标准验规待测透镜暗纹例题： 牛顿环的应用已知：用紫光照射，借助于低倍测量 显微镜测得由中心往外数第 k 级明环 的半径 , k 级往上数 第16 个明环半径 ， 平凸透镜的曲率半径R=2.50m求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：以其高精度显示 光测量的优越性一束光在A处分振幅形成的两束光1和2的光程 差，就相当于由M1和M2形成的空气膜上下两 个面
7、反射光的光程差。第 六 节 迈克耳孙干涉仪在G1镀银层上M1的虚象M11212迈克耳孙干涉 仪动画演示思考：此处是否有半波损失？讨论:(1)当M2作一微小位移 ，则附加光程差（2）在一条光路上加一折射率为n，厚度为 d的透明介质，则引起的附加光程差思考当两臂分别都放上透明介质时的附加光程差1 221例题： 迈克耳孙干涉仪的应用在迈克耳孙干涉仪的两臂 中分别引入 10 厘米长的 真空玻璃管 A、B ，给其 中一个在充以一个大气压 空气的过程中观察到107.2条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？解：设空气的折射率为 n迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样 品，由条纹的变化测量有关参数
8、。精度高 。思考题： 用波长为 的 平行单色光垂直照射图 中所示的装置，观察空 气薄膜上下表面反射光 形成的等厚干涉条纹 试在装置图下方的方框 内画出相应的干涉条纹 ，只画暗条纹，表示出 它们的形状，条数和疏 密 例：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S1 S2连线的垂 直平分面处放一高折射率介质反射面M，如 图所示，则此时 (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 例： 如图所示，假设有两个同相的相干点光 源S1和S2，发出波长为 的光A是它们连线 的中垂线上的一点若在S1与A之间插入厚度
9、为e、折射率为n的薄玻璃片，则两光源发出 的光在A点的相位差Df = _ 若已知 500 nm，n1.5，A点恰为第四级 明纹中心，则e_nm(1 nm =10-9 m) 4103 2p (n 1) e/ 例. 折射率分别为n1和n2的两块平板玻璃构 成空气劈尖，用波长为 的单色光垂直照射 如果将该劈尖装置浸入折射率为n的透明液 体中，且n2nn1，则劈尖厚度为e的地方 两反射光的光程差的改变量是_ 例. 在图示三种透明材料构 成的牛顿环装置中,用单色光 垂直照射，在反射光中看 到干涉条纹，则在接触点P 处形成的圆斑为 _ 一、光的衍射现象 缝宽比波长大得多时 ，光可看成是直线传播 缝宽可与波
10、长相比 较时，出现衍射条纹光 的 衍 射 第一节 光的衍射 惠更斯非涅耳原理 圆 孔 衍 射S近 场 衍 射（ 菲 涅 耳 衍 射）S线 光 源f1单 缝 衍 射f2远场 衍 射（ 夫 琅 和 费 衍 射 衍 射）二、惠更斯-菲涅耳原理从同一波面上各点所发出的子波，经传播在 空间某点相遇时，也可相互叠加而产生干涉 现象。波 面 S菲 涅 耳 具 体 提 出& 各次波在P点引起的 合振动由光程差确定& & 且dA随 的增大而减小，并 认 为 时，dA=0第二节 单 缝 夫 琅 和 费 衍 射f1f2 光强单缝C一. 菲涅耳半波带法 相邻两个半波带的各对应 点之间的光程差为 /2 a暗明注：公式中
11、 前面的系数为单 缝所能分成的半波带数，而公式中的 k 为条纹的级次单缝边缘两点之间 对应的光程差为:二.讨论：其它各级明条纹 的宽度为中央明条 纹宽度的一半。1.单缝所能分成的半波带数取决于衍射角2.中央明纹半角宽即为第一 级暗纹对应的衍射角3.白光照射中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩色条纹, 紫光在内,红光在外。该衍射图样称为衍射光谱 。4.缝越窄（ a 越小），条纹分散得越开， 衍射现象越明显；反之，条纹向中央靠拢。 几何光学是波动光学在 时的极限情况当 或 时会出现明显的衍射现象 思考1：上下前后移动狭缝位置，条纹是否 移动？ 思考：上下移动透镜，条纹是否移动？6.将装置放在折射率为
12、 n的透明液体中，则暗明单缝边缘两点之间 对应的光程差为:7.斜射D 暗明 C-P QR例1：如图，波长为 的单色平行光垂直照 射单缝，若由单缝边 缘发出的光波到达屏 上P、Q、R三点的光程 差分别为2 、2.5 、 3.5 ,比较P、Q、 R 三点的亮度。例2：在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为 的单色光垂直入射在宽度为a4 的单缝上 ，对应于衍射角为30的方向，单缝处波阵面 可分成的半波带数目为 (A) 2 个 (B) 4 个 (C) 6 个 (D) 8 个 例3、根据惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某时 刻的波阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于 波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点
13、的(A) 振动振幅之和 (B) 光强之和 (C) 振动振幅之和的平方 (D) 振动的相干叠加 第四节 衍 射 光 栅反射光栅透射光栅& a为透光宽度 b为不透光宽度光栅常数 d=a+b一、 光栅衍射图样光栅每个缝形成各 自的单缝衍射图样sinI光栅缝与缝之间形 成的多缝干涉图样I / I 0=1sin衍射装置光栅衍射图样是多 缝干涉光强分布受单 缝衍射光强分布调制 的结果。I / I 0=1POa+bf二、光栅方程 k=0,1,2,3 （主极大）相邻两个主极大明条纹间有（N-1)个暗条纹， （N-2)个次极大， 主极大半角宽d （见马文尉书）N=2N=6I / I 0sin缝数 N 越多，主极
14、大的半角宽越小，条纹越细 锐。相邻两个主极大之间的角间距(a+b)sin=k 光栅常数越小，条纹分得越开，越清晰asin=2k（/2）=k 缺级现象 (a+b)sin=k 所得 K值就是所缺的级次（缝间干涉极大 ）（单缝衍射极小）即：（ 原则上可取 k1，2，3，但必须同时满 足k为整数）如 ：令k2，4，6，得 k3，6，9处缺级I / I 0sin 缺级缺级单缝衍射中央主极大条纹范围内含有好几条光栅 明纹屏上看见的条纹数 再考虑缺级，对称性及中央明纹 。 放在折射率为n的液体中n (a+b) sin =k k=0, 1, 2, 3 斜射PQO其中，均为代数量+-+-思考：求最高级次&级次越高，光谱越宽，第二级谱线与 第三级谱线已开始发生重叠。三、衍射
