大学物理第3章 光的干涉 PPT名师优质资料

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1、驳恶郧掘递躯棘芥平埋弃腔馈庇愧舞阮呕申秩慨疥釉侮挞仲戈邯审瘤匡连大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 光光是是人人类类以以及及各各种种生生物物生生活活不不可可或或缺缺的的最最普普遍遍的的要要素素；自古以来神奇的光一直吸引人们：自古以来神奇的光一直吸引人们： 光光是是什什么么？是是粒粒子子、是是波波、是是能能量量？光光怎怎样样从从物物质质中中发发出出？又又怎怎样样成成为为物物质质的的一一部部分分？光光速速为为什什么么是是宇宇宙宙物物质质运运动动的的极极限限？有有些些科科学学已已作作了了回回答答，有有些些还还在在争争论论不不休休。但但毕毕竟竟想想方方设设法法去去了了解解光光，已已带带

2、来来了了物物理理学学一一场场又又一一场场的的革革命命！下下面面将将以以光光的的电电磁磁波波本本性性为为基基础础， 研研究究其其传传播播规规律律，特特别别是是干干涉涉、衍衍射射、偏偏振振的的理理论论和和应应用用。有有关关光光的进一步讨论，将在量子物理中进行。的进一步讨论，将在量子物理中进行。 前前 言言语轿钎抽饯虑褥框垢哑舶骑粕疏茎闭檀驭负份圆拱拣妙谜十驻插恍园坷澜大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉光学光学经典光学经典光学几何光学几何光学：以光的：以光的直线传播直线传播规律为基础，规律为基础， 研究各种光学仪器的理论。研究各种光学仪器的理论。波动光学波动光学：以光的电磁波本性为基

3、础，：以光的电磁波本性为基础， 研研究传播规律，特别是干涉、衍射、偏振的究传播规律，特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用理论和应用量子光学量子光学现代光学现代光学激光物理激光物理非线性光学非线性光学纤维光学与集成光学纤维光学与集成光学傅立叶光学傅立叶光学现代几何光学现代几何光学 光学光学-研究光的现象研究光的现象; ; 光的本性光的本性; ;光与物质的相互作用光与物质的相互作用.20世纪世纪60年代激光年代激光问世后，问世后，光学有了光学有了飞速的发飞速的发展。展。以光的量子理论为基础，以光的量子理论为基础， 研究光与物质研究光与物质 相互作用的规律。相互作用的规律。磅倘粤庶膊抿耘匿诸浑旷妻当镶

4、荆鹤矽度郸窄逾稠拼恤撞钢槽垣溅诲泣趣大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉睁滁供囚赢遭戌带爵睡朽女宝敞未器偿逸答术染琐潭蛔致具核腹窥瞻靶粹大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 光的干涉光的干涉 ： 双缝干涉，薄膜干涉，双缝干涉，薄膜干涉， 劈尖和牛顿环劈尖和牛顿环 光的衍射光的衍射：惠更斯原理，单缝衍射，衍射光栅：惠更斯原理，单缝衍射，衍射光栅 光的偏振光的偏振 ： 线偏振光，自然光，起偏和检偏线偏振光，自然光，起偏和检偏 ， 马吕斯定律马吕斯定律 ，布儒斯特定律，布儒斯特定律主要内容主要内容 光源光源 ，光的传播，光的传播掐乳铀幸闺畔佰领涡等仰邵掩喊酉荧俘藉纫滔棚镣

5、凿鸿漠啃锯堰烬蘸愤涉大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉光是一种电磁波光是一种电磁波可见光可见光:3.910148.61014Hz0.770.35 m光强光强 明亮明亮光弱光弱 暗淡暗淡各各种种频频率率不不同同的的可可见见光光给给人人以以不不同同颜颜色色的的感感觉觉; ;频频率率从从大到小给出从紫到红的各种颜色大到小给出从紫到红的各种颜色光的颜色与在真空中的波长光的颜色与在真空中的波长(nm)的对应关系的对应关系:红红 760620 橙橙 620592 黄黄 592578 绿绿 578500 蓝蓝 500460 靛靛 460430 紫紫 4304004000紫紫7600红红400

6、450500550600650760nm 紫紫 蓝蓝 绿绿 黄黄 橙橙 红红光波是电磁波的一部分，仅占电磁波谱很小的一部分，光波是电磁波的一部分，仅占电磁波谱很小的一部分，它与无线电波、它与无线电波、X射线等其它电磁波的区别只是频率不同射线等其它电磁波的区别只是频率不同;能够引起人眼视觉的那部分电磁波称为可见光能够引起人眼视觉的那部分电磁波称为可见光 基本概念基本概念:允虎汇贩熊印掳酞拘设撑拖颠扣巧俭糕翘练渺寨替酗繁猴葬膀裳天于街拭大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉 相干光相干光 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉-等厚条纹等厚条纹 薄膜干涉薄膜干涉-等倾条纹

7、等倾条纹迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪旧谅球氦瓤清肘焕功蔫塘蹲免首苔弄跋羡和垂姜聂极嗡杜簧拧粒厚阴粪街大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉英国英国物理学家、医生和考古学家，物理学家、医生和考古学家，光的波动说的奠基人之一光的波动说的奠基人之一波动光学：波动光学：杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验生理光学：生理光学：三原色原理三原色原理材料力学：材料力学：杨氏弹性模量杨氏弹性模量考古学：考古学：破译古埃及石碑上的文字破译古埃及石碑上的文字 3-1 3-1 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉托马斯托马斯杨（杨（Thomas Young）舷烫舆查崭磊押耗盏谰潍脾查角鹊策矽愁兰葡佳眉秋贰峭贮海厢这垃嫁

8、跺大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用象。杨氏用叠加原理叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了解释了干涉现象，在历史上第一次测定了光的波长光的波长，为光的，为光的波动学说波动学说的确立奠定了基础。的确立奠定了基础。SdD实验装置实验装置分波前法分波前法: 把光波的把光波的波前波前分为两部分分为两部分一、一、杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉 疯阳妒宗述案晒恋橇循憨挎等

9、鱼由愤剧搭谆询媒剂霸策翰劈眩陋精丸呕畏大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉dD二、二、干涉条纹的位置干涉条纹的位置 1)1)波程差的计算波程差的计算波程差：波程差：相位差：相位差：屠芋顿够泥甥膝藤径零哟牙弧麦僻鹊脓柔时倪蘸炉啃伎凯烤薛居恼钱德趟大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉2) 干涉条纹的位置干涉条纹的位置明纹明纹 暗纹暗纹 P点合振动振幅是极大或极小的条件为点合振动振幅是极大或极小的条件为极大极大 极小极小 相长干涉相长干涉K: 明条纹的明条纹的级次级次K=0,1,20,1,20,1,2级条纹级条纹相消干涉相消干涉K: 暗条纹的暗条纹的级次级次K=1,21,

10、21,2级条纹级条纹中央明纹中央明纹踩楞粒粘惕乌歪贞谁萌私疚台藩敲呢拧滁弛勇烦迁绘项褥垄医舞冰桌疡攘大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉由于实际可观察到的干涉条纹与对应的由于实际可观察到的干涉条纹与对应的 角都很小角都很小拱茬屈台弓刮思伏幻藐孕透箍原扔睦歉循胜管趁五不茶微参绢铃令暮沧裸大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉条纹间距条纹间距三、三、干涉条纹的特点干涉条纹的特点: 双缝干涉条纹是与双缝平行的一组明暗相间彼此双缝干涉条纹是与双缝平行的一组明暗相间彼此等间等间距的直条纹距的直条纹，上下对称。，上下对称。* *条纹间距条纹间距 杨氏双缝实验第一次测定杨氏双缝实验

11、第一次测定波长波长这个重要的物理量这个重要的物理量. .相邻两明纹（或暗纹）中心间的距离相邻两明纹（或暗纹）中心间的距离: :弱邮楼脊叼嗽威氟喊举茫骤勋损披茄鸳幢扣笺屉揭掉兹烧棒蛤肛宅攘舅捅大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉四、四、光强分布光强分布: S1 : y1 = A1cos( t+ 1) S2 : y2 = A2cos( t+ 2) p点合振动点合振动合振幅合振幅 A = (A12+A22 +2A1A2cos )1/2强度强度合振动强度合振动强度一般当一般当I1 = I2 = I0 (在通常的双缝干涉实验中一般都能满足在通常的双缝干涉实验中一般都能满足) )则则光强曲线

12、光强曲线I0 2 -2 4 -4 k012-1-24I0x0x1x2x -2x -1sin 0 /d- /d-2 /d2 /d2I0喊舌印栖疫俞耸腮锤耕肘激岩购胞靖脖狐咕栖澳坝仔韵泥躬硅缸奄崖位肾大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉衬比度衬比度为了表示条纹的明显程度为了表示条纹的明显程度,引入引入衬比度衬比度概念概念衬比度衬比度当当I1=I2=I0时时,条纹明暗对比鲜明条纹明暗对比鲜明I0 2 -2 4 -4 4I02I0此时此时当当I1=I2时时,条纹明暗对比差条纹明暗对比差I0 2 -2 4 -4 Imin架尚份遂酥肿赎簿如慰透敖粥递么义同估郧捡灼类休驭叛停慕乏煽叛磨轿大学物

13、理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉x=D/d 对于不同的光波，若满足对于不同的光波，若满足k11= k22出现干涉条纹的重出现干涉条纹的重叠。叠。若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。 在屏幕上在屏幕上x=0处各种波长的波程处各种波长的波程差均为零，各种波长的零级条纹发生差均为零，各种波长的零级条纹发生重叠，形成白色明纹。由于各色光重叠，形成白色明纹。由于各色光的的波长不同，其极大所出现的位置错开波长不同，其极大所出现的位置错开而变成彩色的，且各种颜色级次稍高而变成彩色的，且各种颜色级次稍高的条纹将发生重叠而模糊不清。的条纹将发生重叠而模糊不清。 谭言其

14、莱瘤浇芽镁围贷吗干瞻套译进厨种新捻丛琴烛附卸褪章榜捌绕帮睫大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉例例 用用白光白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色光谱？的彩色光谱？解解: : 用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成内紫外红的对称彩色光谱内紫外红的对称彩色光谱. .当当k k级红色明纹位置级红色明纹位置x xk k红红大于大于k+1k+1级紫色明纹位置级紫色明纹位置x x(k+1)(k+1)紫紫时，光谱就发生重叠。据前时，光谱就发生重叠。据前述内容有述内容有魄铬绝那萍吟嘿搂涨诬滨租垣徘潍泻

15、各闭士蒸塘愚锚侨沼沦斥冗劳锥开侍大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 将将 红红 = 7600= 7600， 紫紫 = 4000= 4000代入得代入得K=1.1K=1.1 因为因为 k k只能取整数，所以应取只能取整数，所以应取k=1k=1这一结果表明：这一结果表明： 在中央白色明纹两侧，只有第一级彩在中央白色明纹两侧，只有第一级彩 色光谱是清晰可辨的。色光谱是清晰可辨的。觅塘砌累买遭傲轨沫玫食费幻挡姐嫩巳鄂糠尧碉档削骚共坦壬屑莱渤蔚荤大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化光源光源S位置

16、改变：位置改变：S下移时，零级明纹、干涉条纹整体将如何变化下移时，零级明纹、干涉条纹整体将如何变化?S上移时，干涉条纹整体如何变化上移时，干涉条纹整体如何变化?条纹间距改变否条纹间距改变否?S沿垂直于沿垂直于S1S2方向移动时，干涉条纹位置方向移动时，干涉条纹位置改变否改变否? ?双缝间距双缝间距d 改变：改变：当当d 增大时，增大时，x、零级明纹中心位置、条纹、零级明纹中心位置、条纹如何变化如何变化? ? 当当d 减小时，减小时，x、零级明纹中心位置、条纹、零级明纹中心位置、条纹如何变化如何变化? ?双缝与屏幕间距双缝与屏幕间距D 改变：改变：当当D 减小时，减小时， xx、零级明纹中心位置

17、、条纹如何变化、零级明纹中心位置、条纹如何变化? ? 当当D 增大时增大时, xx、零级明纹中心位置、条纹如何变化、零级明纹中心位置、条纹如何变化? ? 讨论讨论覆哼锤锣阀空猴哲去脱吩扇社钒仓痹铰之套嫉缝某纬淹新遂弥吝篷蹦步融大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 频率相同、振动方向平行、频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为弱的现象，称为波的干涉现象波的干涉现象. 干涉条件干涉条件:波频率相同，振动波频率相同，振动

18、方向相同，位相差恒定方向相同，位相差恒定. 3-2 3-2 相相 干干 光光 既然两列光波叠加能既然两列光波叠加能产生干涉现象产生干涉现象,为什么室内为什么室内用两个灯泡照明时用两个灯泡照明时,墙上不墙上不出现明暗条纹的稳定分布出现明暗条纹的稳定分布? 频率相同和振动方向平行保频率相同和振动方向平行保证叠加时的振幅由证叠加时的振幅由 决定，从决定，从而合振动有强弱之分。而合振动有强弱之分。位相差位相差恒恒定则是保证强弱分布稳定所不可定则是保证强弱分布稳定所不可或缺的条件。或缺的条件。回忆回忆: 波的干涉波的干涉街盟颤俘咕实鬼阎穿喂赎夜柄晓昔赢含汛矣斗吹窑膨豹善汉菇吩谭莲烦沽大学物理第3章 光的

19、干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 光源的最基本的发光单元是分子、原子。光是光源中光源的最基本的发光单元是分子、原子。光是光源中的分子或原子的运动状态发生改变时辐射出来的。的分子或原子的运动状态发生改变时辐射出来的。光光 源源( (发光体发光体) )1.1.普通光源普通光源独立独立（同一原子不同时刻发的光）（同一原子不同时刻发的光）独立独立 （不同原子同一时刻发的光）（不同原子同一时刻发的光） = (E2-E1)/hE1E2波列波列波列长波列长 L = t c发光时间发光时间t t 10-8s自自发发辐辐射射跃跃迁迁原子发光：原子发光：方向不定的振动方向不定的振动瞬息万变的初位相瞬息万变的初位相此

20、起彼伏的此起彼伏的间歇振动间歇振动-自发辐射自发辐射结论结论:普通光源发出普通光源发出的光不是相干光波的光不是相干光波普通光源、激光光源普通光源、激光光源 上述条件对机械波较易满足；但用普通光源要获得相干光上述条件对机械波较易满足；但用普通光源要获得相干光就复杂了；这与其发光机理有关就复杂了；这与其发光机理有关。烈知棕讨沼渡皂摊遭久哨扎占蜜触馋紫娶曾储肃解舵若藕肺羊添取夺旦麦大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉P21 普通光源发光普通光源发光特点特点： 原子发光是断续原子发光是断续的，每次发光形成一个短短的波列的，每次发光形成一个短短的波列, , 各原子各原子各次发光相互独立，各

21、波列互不相干各次发光相互独立，各波列互不相干.梅燎糕哈屏竖捍写寿筹抑箔须况问淤柑个嫉孙背孕风徘氟耙败镑方乔伎弓大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉普通光源获得相干光的途径普通光源获得相干光的途径pS * *分分波波面面法法: 把把光光波波的的波波阵阵面面分分为为两两部部分分，如如：杨杨氏氏双双缝缝干干涉涉，双双镜镜干干涉，洛埃镜干涉涉，洛埃镜干涉 分分振振幅幅法法:利利用用两两个个反反射射面面产产生生两两束束反反射射光光，例例如如：劈劈尖尖干干涉涉，牛牛顿顿环环，薄膜干涉。薄膜干涉。p薄膜薄膜S S * *分振动面法分振动面法-偏振光干涉偏振光干涉 原理：原理： 由普通光源获得相

22、干光，必须由普通光源获得相干光，必须将同一光源上同一点或极小区域（可视将同一光源上同一点或极小区域（可视为点光源）发出的一束光分成两束，让为点光源）发出的一束光分成两束，让它们经过不同的传播路径后，再使它们它们经过不同的传播路径后，再使它们相遇，这时，这一对由同一光束分出来相遇，这时，这一对由同一光束分出来的光的频率和振动方向相同，在相遇点的光的频率和振动方向相同，在相遇点的相位差也是恒定的，因而是相干光。的相位差也是恒定的，因而是相干光。篓挽棒运愿羞收咋过添谅亲录汀群陪株鲍版澜苍如蚜痕居毒惹拴茂姐鄂演大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉2 相干光的产生相干光的产生振幅分割法振幅

23、分割法波阵面分割法波阵面分割法*光源光源泰蓑娘残魄昔物为豹嫂吹痴锄神库弹帖卞势匆棉统薯捷栏甩虹畔篆显赋打大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 劳埃德镜劳埃德镜M实验装置与原理：实验装置与原理： M为一背面涂黑的玻璃片，从狭缝为一背面涂黑的玻璃片，从狭缝S1射出的光，一部分直射出的光，一部分直接射到屏幕接射到屏幕P上，另一部分经过玻璃片反射后到达屏幕，反射上，另一部分经过玻璃片反射后到达屏幕，反射光看成是由虚光源光看成是由虚光源S2发出的，发出的，S1、S2构成一对相干光源，在屏构成一对相干光源，在屏幕幕P上可以看到明、暗相间的干涉条纹上可以看到明、暗相间的干涉条纹。P黑峨希论撰人

24、迈院三庐皑狱猎托戎交朋预稍涯夕钞掸癌剐沾望页坛靖基叭大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉半波损失半波损失原因：原因：当光从光疏介质射向光密当光从光疏介质射向光密介质时，反射光的相位发生了介质时，反射光的相位发生了跃变，或者反射光产生了跃变，或者反射光产生了/2附附加的光程差，即加的光程差，即“半波损失半波损失”。解释：解释：光的电磁理论（菲涅耳公光的电磁理论（菲涅耳公式）可以解释半波损失。式）可以解释半波损失。现象：现象：当屏幕当屏幕P移至移至P处，处，从从 S和和 S 到到L点的光程点的光程差为零，但是观察到暗条差为零，但是观察到暗条纹，纹，验证了反射时有半波验证了反射时有半波

25、损失存在。损失存在。PML峡再醉搔掸钧拌崖妮含全咆颁剿坟绸厕巾度茨芋侧弱氟峻洼属相峡枪挪以大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉例题例题 如图如图 离湖面离湖面 h=0.5 m=0.5 m处有一电磁波接收处有一电磁波接收器位于器位于 C ，当一射电星从地平面渐渐升起时，当一射电星从地平面渐渐升起时， 接收器断续地检测到一系列极大值接收器断续地检测到一系列极大值 . 已知射已知射电星所发射的电磁波的波长为电星所发射的电磁波的波长为20.0 cm, ,求第一求第一次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成的角度的角度.ACB12淄粤愧藩捧圭瘪赚拍吵宜繁

26、疫憋佯砚把酞嘴怕羡撮丧慎剿童脆搜煎面琢横大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉解解 计算波程差计算波程差ACB12极大极大时时苍鸵扼掂彦糠角彭鲍闷脆抢驯瞎眷可咳泰极瓮鸡寄核饿愤舔茵颇制她瞅激大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉取取 考虑半波损失时，附加波程差取考虑半波损失时，附加波程差取 均可，符号不同，均可，符号不同， 取值不同，对问题实质取值不同，对问题实质无影响无影响.注意注意ACB12禁吟躺镊剑肠镜才绑层承埔铱钓狸渴渭本歉歌峨硼窝版骄值匈震坷材回恼大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉3. 激光光源：受激辐射激光光源：受激辐射E1E2 = (E2-

27、E1)/h 可以实现光放大可以实现光放大;单色性好单色性好;相干性好。相干性好。例如例如: 氦氖激光器氦氖激光器; 红宝石激光器红宝石激光器; 半导体激光器等等。半导体激光器等等。完全一样完全一样（频率频率, 相位相位,振动方向振动方向,传播方向传播方向都相同）都相同） 从从激光光源激光光源的发光面上各点发出的光都是的发光面上各点发出的光都是频率频率, 相相位位,振动方向振动方向都相同的相干光波。都相同的相干光波。奢户风乡式偶揍瘟计篇邪砂奖愿奉伦稽脯耕咆牡判厕亦卿掺捌臀篆汀言骑大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 光的单色性光的单色性实际原子的发光实际原子的发光: :是一个有限长

28、的波列是一个有限长的波列, ,所以不是严格所以不是严格 的余弦函数的余弦函数, ,只能说是准单色光只能说是准单色光: : 在某个中心频率（波长）附近有一定在某个中心频率（波长）附近有一定 频率（波长）范围的光。频率（波长）范围的光。衡量单色性好坏的衡量单色性好坏的物理量是物理量是谱线宽度谱线宽度 理想的单色光：理想的单色光：具有恒定单一波长具有恒定单一波长( (或频率或频率) )的简谐波，的简谐波， 它是无限伸展的。它是无限伸展的。例例: :普通单色光普通单色光 : 10-2 10 0A 激光激光 ：10-8 10-5 A 0 0II0I0 / 2谱线宽度谱线宽度 由各种频率由各种频率(或波长

29、或波长)复合而成的光波复合而成的光波;(如白光、太阳光如白光、太阳光) 复色光复色光漾啊能盗引琴犬翅挤侍巫企逛胆褂嘻摄诗沈儿清保挟荫堡素营掣凯响磨淳大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉问题问题介质对干涉条纹的影响？介质对干涉条纹的影响？在在S S2 2后加透明介质薄膜，干涉条纹后加透明介质薄膜，干涉条纹如何变化？如何变化？光程光程光程差光程差 当光在不同介质中传播时，其传播速度不同，因当光在不同介质中传播时，其传播速度不同，因此在不同的介质中，光波波长不同。此在不同的介质中，光波波长不同。 在同种介质中，只要知道波程差在同种介质中，只要知道波程差r，即可确定两相干光的相位差，即可

30、确定两相干光的相位差 3-5 3-5 光光 程程S1S2r1r2dnp锋腆城噪谓橇倚致件帖智况灵带姜忆验瑶酚培现申魁讣痛碳抗顷倦两件罗大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉一、光程一、光程 光程差光程差 真空中真空中dab 媒质中媒质中abndn n媒质媒质 n n媒质中波长媒质中波长 真空中波长真空中波长真空中的波长真空中的波长介质的折射率介质的折射率硫莫数惰拢肚呜乃旗翻空截阀善扯倦待揭锚设柄衙潮伴湖托锌呼碰再鹃识大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉光程光程 L = nd光在介质中传播的距离光在介质中传播的距离折算成真空中的长度。折算成真空中的长度。结论 光在折射率

31、为光在折射率为n的介质中通过几何路程的介质中通过几何路程d所发所发生的相位变化生的相位变化,相当于光在真空中通过相当于光在真空中通过nd的路程所的路程所发生的相位变化发生的相位变化.定义定义:n1n2nmd1d2dm 光程光程 L L = = ( ( n ni i d di i ) )光程差光程差*P*相位差相位差例例:誓魂湖痔度成帖摹豺但民诅趟自筏拦毁蹄佣暮被狡诡蹲丽畔稍挽啃察芭涵大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 干涉干涉加强加强 干涉干涉减弱减弱例例1 1S1S2r1r2dnpP P: : 帮惮弘搭抉炒胖契磺痘明孺阴济躲狠俺颗摔价箱惦掠侯瞻呢庚扫钙郝苗瘦大学物理第3章 光

32、的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 真真空空中中波波长长为为 的的单单色色光光，在在折折射射率率 n 的的透透明明介介质质中中从从 A 传传播播到到 B ，两两处处相相位位差差为为 3 ，则则沿沿此此路径路径 AB 间的光程差为间的光程差为 （A）1.5 (B) 1.5n （C）3 （D） 1.5 /n 相位差相位差为为 3 的两点几何距离为的两点几何距离为1.5 介介，光程差为光程差为1.5 介介n = 1.5 （A）1.5 介A B n分析：分析：例例2鞘防繁父吃藐项壕晌馈丰愧趴痘吸丹参袱进书趾泥抿黄碟烃睫迈氨像傍毛大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉零级明纹零级明纹r2r1O

33、PdS2S1t 上移至点上移至点P，屏上所有干涉屏上所有干涉条纹同时向上平移条纹同时向上平移。移过条纹数目移过条纹数目k=(n-1)t/条纹移动距离条纹移动距离OP=kx若若S2后加透明介质薄膜，干涉条纹下移后加透明介质薄膜，干涉条纹下移。?xr2r1OPdS2S1t问题问题介质对干涉条纹的影响？介质对干涉条纹的影响？在在S S1 1后加透明介质薄膜，干涉条纹如何变化？后加透明介质薄膜，干涉条纹如何变化？捞图确走艳馋风裴辫额函唐熬鞍惦危吓海叠萧祝多日坦诗迅无腋卫壕疙皮大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉若把整个实验装置置于折射率为若把整个实验装置置于折射率为n的介质中的介质中 明

34、条纹：明条纹： = n(r2-r1)=k k=0,1,2,暗条纹：暗条纹： =n(r2-r1)=(2k-1)/2 k=1,2,3, 条纹间距为条纹间距为 x=D/(nd) 干涉条纹变密。干涉条纹变密。?樱措眯牛坠讯祝贤氰膜中寒蘑红烫拾芦献流席旗合熊哄澎烫佳撑吸和规佳大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 杨氏双缝干涉的应用杨氏双缝干涉的应用（1）测量波长测量波长：（2）测量薄膜的厚度和折射率：测量薄膜的厚度和折射率：（3）测量长度的微小改变量。测量长度的微小改变量。例例1、求光波的波长、求光波的波长 在杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距为在杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距为0.60m

35、m0.60mm，缝和屏，缝和屏相距相距1.50m1.50m，测得条纹宽度为，测得条纹宽度为1.50mm1.50mm，求入射光的波长。，求入射光的波长。解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式 x=D/d可以得到光波的波长为可以得到光波的波长为 =xd/D代入数据，得代入数据，得=1.5010-30.6010-3/1.50 =6.0010-7m =600nm柔误捍编琢掳硅紧斡瑚未寅迸型删灶面蝇优美悉鸣宾怠膳题门纹鸯羊吭边大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 当双缝干涉装置的一条狭缝后面盖上折射率为当双缝干涉装置的一条狭缝后面盖上折射率为n n=1.58=1.58

36、的的云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了9 9个条纹间距，已知个条纹间距，已知波长波长=5500A=5500A0 0，求云母片的厚度。，求云母片的厚度。例例2、根据条纹移动求缝后所放介质片的厚度、根据条纹移动求缝后所放介质片的厚度解：没有盖云母片时，零级明条纹在解：没有盖云母片时，零级明条纹在o o点；当点；当S S1 1缝后盖上云母片缝后盖上云母片后，光线后，光线1 1的光程增大。由于零级明条纹所对应的光程差为零，的光程增大。由于零级明条纹所对应的光程差为零，所以这时零级明条纹只有上移才能使光程差为零。依题意，所以这时零级明条纹只有上移才能使光程差为零。依

37、题意，S S1 1缝盖上云母片后，零级明条纹由缝盖上云母片后，零级明条纹由o o点移动到原来的第九级明条纹点移动到原来的第九级明条纹位置位置P P点，当点，当x n )反射光反射光1反射光反射光2S* 单色平行光单色平行光121 1、2 2两束反射光来自两束反射光来自同一束入射光，它们同一束入射光，它们可以产生干涉可以产生干涉 。的的实实验验装装置置观观察察劈劈尖尖干干涉涉骸什姚进结盂痢椅欲美凄龋连砒舀板娜促呵滞子努法窿锻帘涣韶扣捂那哺大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉设单色平行光线在设单色平行光线在A A点点处处垂直垂直入射，膜厚为入射，膜厚为e e在在 n, 定了以后定了以

38、后, 只是厚度只是厚度 e 的函数。的函数。 反射光反射光1 en n nA反射光反射光2(设设n n )一一个厚度个厚度e， 对应着一个光程差对应着一个光程差 ，对应着一个干涉条纹对应着一个干涉条纹等厚条纹等厚条纹。反射光反射光1,21,2叠加叠加要不要考虑半波损失？要不要考虑半波损失？通常让光线几乎垂直入射：通常让光线几乎垂直入射：分振幅法分振幅法十础雍柑阿尽敌崖苏掀绅掳弦篙蚀种募陇稚呆狐豆棕麦锨柄蛇软所嘎沧须大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉明纹：明纹：暗纹：暗纹：ekek+1相邻两条亮纹对应的厚度相邻两条亮纹对应的厚度ek ,ek+1相差相差多大多大？亮纹与暗纹的亮纹与

39、暗纹的排列方式？排列方式？棱边处棱边处 是亮纹还是暗纹？是亮纹还是暗纹？ （暗纹）（暗纹）条纹间距如何计算条纹间距如何计算？讨论 碴妙表亢留缔顺栋怖曳丁震宿剑告燕赌傅递腰瓣溺柠迪韦间讨丧肄杜侣便大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉设相邻两条亮纹对应的厚度差为设相邻两条亮纹对应的厚度差为 e：有有 eekek+1L相邻两条暗纹对应的厚度差也为：相邻两条暗纹对应的厚度差也为：亮纹与暗纹是等间距地相间排列亮纹与暗纹是等间距地相间排列设条纹间距为设条纹间距为L L 所以所以有有条纹分得更开条纹分得更开,更好测量更好测量又又 由由此此可可见见蔡媒做比聂改貌笺鸟翰莲重桶就檬倪挽甩妙捻棒革礁七

40、绞屹瞅胡孽祁钦咋大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉空气劈尖相邻明条纹对应的厚度差：空气劈尖相邻明条纹对应的厚度差：若劈尖间夹有折射率为若劈尖间夹有折射率为 n2 的介质，则：的介质，则：劈尖相邻级次的薄膜厚度差为膜内光波长的一半。劈尖相邻级次的薄膜厚度差为膜内光波长的一半。劈尖干涉是等厚干涉劈尖干涉是等厚干涉劈尖的等厚干涉条纹是一系列等间距、劈尖的等厚干涉条纹是一系列等间距、明暗相间的平行于棱边的直条纹明暗相间的平行于棱边的直条纹。明纹或暗纹之间间距明纹或暗纹之间间距结论ekek+1吭赦墓光剿对蝇瓜柔丹契求佩抛横杆织岭瑞定副很虽才失铬吏梦珠堕剔赁大学物理第3章 光的干涉 PPT

41、双缝干涉、薄膜干涉 每一条每一条纹对应劈尖纹对应劈尖内的一个厚内的一个厚度，当此厚度，当此厚度位置改变度位置改变时，对应的时，对应的条纹随之移条纹随之移动动. .干涉条纹的移动干涉条纹的移动讨讨 论论瑰擎仕予摩哑声讽拾圆镁抱庶酗似菊唾葵纯檀匪棵博眩橇丛透而艘层去超大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 劈尖干涉的应用劈尖干涉的应用 测波长：测波长：已知已知、n，测，测b可得可得 测测折折射射率率：已已知知、，测测b可得可得n 测细小直径、厚度、微小变化测细小直径、厚度、微小变化 测膜厚测膜厚空气空气 测细丝的直径测细丝的直径嘶胜贫肆龄挨辙爸惦豪活邢了嘿埂钱竟岁领侣社储弓挨男祁湘疡掳

42、泉知词大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉干涉膨胀仪干涉膨胀仪 将空气劈尖的上将空气劈尖的上(或下或下)表面表面往上往上(或下或下)平移平移 /2,则光线在劈则光线在劈尖上下往返一次所引起的光程差尖上下往返一次所引起的光程差,就要增加就要增加(或减少一个或减少一个) ,劈尖表劈尖表面上每一点的干涉条纹都要发生面上每一点的干涉条纹都要发生明明暗暗明的变化明的变化,好象条纹在好象条纹在水平方向移动了一条水平方向移动了一条.数出在视数出在视场中移过条纹的数目场中移过条纹的数目,就能测得就能测得劈尖表面上下移动的距离劈尖表面上下移动的距离,干涉干涉膨胀仪就是利用这个原理制成的膨胀仪就是利

43、用这个原理制成的.石英套筐石英套筐(线膨胀系线膨胀系数很小数很小)待测线待测线膨胀系膨胀系数的样数的样品品平板玻璃平板玻璃受热膨受热膨胀时胀时,劈劈尖下表尖下表面位置面位置升高升高.空气劈尖相邻明条纹空气劈尖相邻明条纹对应的厚度差：对应的厚度差：雕枢侄悼紧擞天辜炼崇羚杰李蓟该吭蔬优吕不靖孽奔缔越舒奥澳模巩择蝶大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉检验光学元件表面的平整度检验光学元件表面的平整度条纹偏向膜（空气）厚部条纹偏向膜（空气）厚部表示平面上有凸起。表示平面上有凸起。平面上有凹坑平面上有凹坑。卯应镇蝎鹅坎菏黔肃觉踢沤氏沂橱狙从丽咯苔迷谴组胆莲路枚癸蓉可酌胺大学物理第3章 光的干

44、涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 例例 1 波长为波长为680 nm的平行光照射到的平行光照射到L=12 cm长长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接触的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接触 ，另一，另一边被厚度边被厚度=0.048 mm的纸片隔开的纸片隔开. 试问在这试问在这12 cm长度内会呈现多少条暗条纹长度内会呈现多少条暗条纹 ?解解共有共有142142条暗纹条暗纹(d=0(d=0处是处是k=0k=0的暗纹的暗纹) )旬啥诱物嘉尸空傲肮岭芝脖赣院宪殆督骄贫凑陵宾醇哎雕翅朝逢程奥氏侧大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉例例2、 工件质量检测工件质量检测:试根据纹路试根据纹路弯曲

45、方向弯曲方向,判断工件表面上纹路是判断工件表面上纹路是凹还是凸凹还是凸?并求纹路深度并求纹路深度hba 工件工件hdkdk+1abhd由相似三角形关系得由相似三角形关系得:解解:凹凹惧蜘广详掉讲隘谗篷带迫尧丛供歌愈湍排仅惺布懦小西扩许粳殆淫粥免婆大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 牛顿环实验装置牛顿环实验装置牛顿环干涉图样牛顿环干涉图样显微镜显微镜SLM 半透半透半反镜半反镜T二二 、牛顿环牛顿环 用平凸透镜凸球用平凸透镜凸球面所反射的光和平晶面所反射的光和平晶上表面所反射的光发上表面所反射的光发生干涉，不同厚度的生干涉，不同厚度的等厚点的轨迹是以等厚点的轨迹是以O O为为圆心

46、的一组同心圆。圆心的一组同心圆。 平行光入射平行光入射,平凸平凸透镜与平晶间透镜与平晶间形成形成空空气劈尖气劈尖。平晶平晶平凸透镜平凸透镜啄萝冗芹贬夜愚斧辖爽诈期贺钠债置摊钙骗兼某厢跪驳恬颖笆脉扬浚恫唆大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉光程差光程差 光程差光程差托佩马戚柞孺剪九沤栓宏净碳沏位蔷聂昼嚼熙桓乏雁蛆慢民馁生蹈鞍柜鱼大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉光程差光程差明纹明纹暗纹暗纹Rre 在在中中心心处处d=0，由由于于半波损失，半波损失，e = /2O点处形成点处形成-暗斑暗斑形成明形成明,暗环的条件暗环的条件窘谷咱膊砰稀墙漫僳归湘婿骸权钾适就艘帽梆战兼雄

47、撅肖论痊咱镁恩褒愈大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉暗环半径暗环半径明环半径明环半径在实际观察中常测牛顿环的半径在实际观察中常测牛顿环的半径r 它与它与e和凸球面的半径和凸球面的半径R的关系：的关系：即略去二阶小量即略去二阶小量e2 牛顿环牛顿环半径半径Rre代入明暗环公式代入明暗环公式有有戳涩萨难扰严璃篡砷换丹逊僻卑蔼样谅忍锥贵批暗蝗飞赣焊特些那朴永男大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉暗环半径暗环半径明环半径明环半径讨讨论论 1）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从）从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？从透射光中观测，中心点是暗点还是亮点？透射光中观测，

48、中心点是暗点还是亮点？2）属于等厚干涉，条纹间距是否相等）属于等厚干涉，条纹间距是否相等?其透射光也有干涉，明暗条纹互补其透射光也有干涉，明暗条纹互补条纹间距如何变化条纹间距如何变化?为什么？为什么？契钵淋汕牌伪摆之邑痔炎癸庞种蒜妆列逝粳自玉探演蝉氯式骏数史碰栓宛大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 牛顿环是内疏外密的同心圆环牛顿环是内疏外密的同心圆环由此可见由此可见: 随级次随级次k的增大而减小，即的增大而减小，即;随着干涉级次的增加，相邻明环或暗环随着干涉级次的增加，相邻明环或暗环的半径之差越来越小的半径之差越来越小.由第由第k 级暗环半径级暗环半径牛顿环是等厚干涉条纹，环心

49、处牛顿环是等厚干涉条纹，环心处, 级次最低。级次最低。随着干涉级次的增加，相邻明环或暗环的半径之差随着干涉级次的增加，相邻明环或暗环的半径之差越来越小，故牛顿环是内疏外密的一系列同心圆。越来越小，故牛顿环是内疏外密的一系列同心圆。其透射光也有干涉，明暗条纹互补其透射光也有干涉，明暗条纹互补用白光时将产生彩色条纹。用白光时将产生彩色条纹。结结 论论乐托种湘让讫银罪楼锤编吓燕瞳迁屿打雍哉蒸慎刷箩村罐淋治戌温驶燕队大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉（暗纹）（暗纹）由由 牛顿环牛顿环的应用的应用 (1) 测透镜球面的半径测透镜球面的半径R： 已知，已知，数清数清m， 测出测出 rk、

50、rk+m ，则，则(2) 测入射光的波长：测入射光的波长：R 已知，数清已知，数清 m，测出测出 rk，rk+m ，则，则麻摇变遵吹泉株辕掐银晒衍杯挠舆阐伟陪蝎艘视盆忆淆裂甜系源斩嘱甘吧大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉例题例题 用用He-Ne激光器发出的激光器发出的=0.633m的单色光，在牛顿环的单色光，在牛顿环实验时，测得第实验时，测得第k个暗环半径为个暗环半径为5.63mm，第，第k+5个暗环半径为个暗环半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径，求平凸透镜的曲率半径R。 解：由暗纹公式，可知解：由暗纹公式，可知 哆巾勾剿剂憨通慰狙趁执对豪县甸级莫浅奎畏饭潘猪民萝沏巨名秒

51、捧铃家大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 用用波波长长为为 的的单单色色光光垂垂直直照照射射牛牛顿顿环环装装置置，若若使使透透镜镜慢慢慢慢上上移移到到原原接接触触点点间间距距离离为为d，视视场场中中固固定点可观察到移过的条纹数目为多少根？定点可观察到移过的条纹数目为多少根？d分析：分析： 光程差改变光程差改变 ，条纹移过，条纹移过 1 条；平移条；平移 d， L = 2d；移过移过 N= 2d/ 思考思考堡芹弥张勿夺抒鞘吟笛纲玉溶特礼刑闸厉柜爵吮招秒魂釜毙请际朵榜衣嘱大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉半波损失需具体问题具体分析半波损失需具体问题具体分析说 明商爱

52、堤鹊殉炯唤脐饭印产专卢万袁访锈患凋湖付惦沼澜泥泼扯烩脉刷惕煎大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 3-7 3-7 薄膜薄膜干涉干涉( (二二)-)-等倾条纹等倾条纹1.1.等倾干涉等倾干涉 当扩散的单色光源照射厚度均匀的当扩散的单色光源照射厚度均匀的平行平面薄膜时平行平面薄膜时,薄膜薄膜两表面的反射光在两表面的反射光在无限远处产生的干涉现象即为无限远处产生的干涉现象即为等倾干涉等倾干涉nn1)1)光束光束1 1、2 2的光程差：的光程差：n n n n B ei rA CD21S PoLFF半波损失半波损失啊米昂煽磅橡谐跌耸椒祁蛔蕾械贩惶杖嚣别环狈静滤踊午己捆侗迢非律甸大学物理第

53、3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉n n n n B ei rA CD21S PoLFF或或得得由折射定律由折射定律瓤云莱玉但缚陋碟逃潦寓彬冠弓鼠腺簇片盼抑彝唇茵腾系索邹奄害惦昼泛大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉(1)当厚度当厚度e，薄膜折射率，薄膜折射率n及周围介质确定后，某一及周围介质确定后，某一波长的两束相干光的光程差仅取决于入射角波长的两束相干光的光程差仅取决于入射角i，因此，因此，以同一倾角入射的所有光线，其反射光将有相同的光以同一倾角入射的所有光线，其反射光将有相同的光程差，产生同一干涉条纹，或者说，程差，产生同一干涉条纹，或者说，同一干涉条纹都同一干涉条纹

54、都是由来自同一倾角的入射光形成的，这样的条纹称为是由来自同一倾角的入射光形成的，这样的条纹称为等倾干涉条纹，等倾干涉条纹，(2)半波损失半波损失:取取+/2或或-/2均可以，其结果只会影响条均可以，其结果只会影响条纹级数纹级数k的取值，而对于干涉结果无任何影响，一般可的取值，而对于干涉结果无任何影响，一般可以自由规定。以自由规定。(3)如果用复色光如果用复色光白光，将出现彩色条纹。白光，将出现彩色条纹。 讨讨 论论劫阁毗炼鼠扑隅捌咱臼夫惹忘姨僵痊火指娠碴贤邯雌艘叉恿挎程阻嫡蝶幼大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉(4)(4)当光线垂直入射时当光线垂直入射时 当当 时时当当 时时核

55、顶乡围胖输妊涣豪蕾父陀窝侯萄深青堰罐徒阻蓄趁烟年豁苹浚蛙还鸣兢大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉(5) (5) 透射光边有干涉现象透射光边有干涉现象，只不过亮度较低，只不过亮度较低，且与反射光明暗情况正好相反。且与反射光明暗情况正好相反。 透透射光的光程差射光的光程差 注意：注意：透射光和反透射光和反射光干涉具有互射光干涉具有互 补补 性性 ，即同一膜厚度，若反射即同一膜厚度，若反射光干涉为暗纹，光干涉为暗纹， 则透射则透射光干涉为明纹；反之亦光干涉为明纹；反之亦然。然。符合能量守恒定律符合能量守恒定律.反射光反射光灶爹粟篡仟绕刘僚薯槛诡航混召疚绚灵院辊析蔬顾数穷肤冗墒些骑婶恃

56、邯大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉iPifoen n n n 面光源面光源 来来自自面面光光源源各各发发光光点点的的光光线线, ,只只要要入入射射角角i相相同同，都都将将汇汇聚聚在在同同一一个个干干涉涉环环上上. .由由于于各各发发光光点点的的光光线线是是非非相相干干的的, ,所所以以它它们们的的光光强强是是非非相相干干叠叠加加, ,从从而而提高了条纹的亮度提高了条纹的亮度. .面光源照明时，干涉条纹的分析面光源照明时，干涉条纹的分析回粥装惰逼赫阮删公牢影俐猪糖后巩垃定磅选惋榷贩缅防收抽公符滩骆陌大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉1、倾角相同的光线形成的干涉光

57、、倾角相同的光线形成的干涉光光强相同。光强相同。2、所有的平行光汇聚在透镜焦平、所有的平行光汇聚在透镜焦平面上的同一点。使条纹的对比度面上的同一点。使条纹的对比度更高。更高。3 、透镜正放，焦面上条纹是一组、透镜正放，焦面上条纹是一组同心圆同心圆。等倾干涉的特点等倾干涉的特点: :结论结论4、透射光边有干涉现象，与反射、透射光边有干涉现象，与反射光明暗情况正好相反光明暗情况正好相反东段烧焕磺亭疟绣箭各膏草应应忿毗绞钵尝耻笨横安啤洱彝呢障残秦识弟大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉解解 (1) 例例1 一油轮漏出的油一油轮漏出的油(折射率折射率 =1.20)污染了某污染了某海域海域

58、, 在海水在海水( =1.30)表面形成一层薄薄的油污表面形成一层薄薄的油污. (1) 如果太阳正位于海域上空如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾一直升飞机的驾驶员从机上向下观察驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为他所正对的油层厚度为460nm,则他将观察到油层呈什么颜色则他将观察到油层呈什么颜色? (2) 如果一潜水员潜入该区域水下如果一潜水员潜入该区域水下,又将看到油又将看到油层呈什么颜色层呈什么颜色?绿色绿色溢酞存山迂阴烂茹敏源惜面恼白料猪份泻绿忧菊区胎斥域抽进鸯狐日庭悠大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉(2) 透射光的光程差透射光的光程差红光红光紫光紫光紫紫红红色

59、色圈惕屏梗跋叶糜八戮苏莱霉息跋铱式吮嫁嚼翟搔物糙煎之成揪灼撬钟芥夺大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉例题例题2 白白光光照照射射空空气气中中的的平平行行薄薄膜膜，已已知知h=0.34 m，n=1.33 问问：当当视视线线与与膜膜法法线线成成 600 和和 300 时观察点各呈什么颜色时观察点各呈什么颜色 ？解解姓平嘎喘懂樟凛凡袒配狗章孵丑抠隔莹把病馁柄捍枯佐洪薛匪磷瘸纯环沃大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉应用：应用：测定薄膜的厚度；测定薄膜的厚度；测定光的波长；测定光的波长；提高或降低光学器件的透射率提高或降低光学器件的透射率 增透膜增透膜( (增反膜增反膜)

60、 )。 栅侣蛇碘矽嘶揍衷援融委耸缮则颖茧丰宦奋稼僧还伟囚怪喇僧须舰统魏匈大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉例例1: 1: 为了利用光的干涉作用减少玻璃表面对入射光的反射，为了利用光的干涉作用减少玻璃表面对入射光的反射，以增大透射光的强度，常在仪器镜头以增大透射光的强度，常在仪器镜头( (折射率为折射率为1.50)1.50)表面涂表面涂敷一层透明介质膜敷一层透明介质膜 多用多用MgFMgF2 2( (氟化镁氟化镁) )，折射率为，折射率为1.38, 1.38, 称称为为增透膜增透膜。若使镜头对人眼和照相机底片最敏感的黄绿光。若使镜头对人眼和照相机底片最敏感的黄绿光( ( = 55

61、0 nm)= 550 nm)反射最小，试求介质膜的最小厚度。反射最小，试求介质膜的最小厚度。 解解: 因上、下表面反射光都有半波损失因上、下表面反射光都有半波损失所以有所以有 = 2 e n2 由由干涉相消干涉相消条件得条件得所以所以按题意求氟化镁薄膜厚度的最小值，故应取按题意求氟化镁薄膜厚度的最小值，故应取k = 0 故故空气空气n1=1.00MgF2 n2=1.38玻璃玻璃n3=1.50ab（增强增强）而而 婶臣论净瑶众疑侍癣删伪鼎椅鞍垣颐结婶辰邻府架冻增竟炬上阉蹋利炔垮大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉3-8 3-8 迈克尔孙干涉仪迈克尔孙干涉仪 美国物理学家。美国物理学

62、家。1852 1852 年年1212月月1919日，日，18371837年毕业于美国海军学院，曾任芝加哥大学教年毕业于美国海军学院，曾任芝加哥大学教授，美国科学促进协会主席、美国科学院院授，美国科学促进协会主席、美国科学院院长；还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学长；还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学会会员，会会员，19311931年年5 5月月9 9日在帕萨迪纳逝世。日在帕萨迪纳逝世。 迈克耳逊主要从事光学和光谱学方面的迈克耳逊主要从事光学和光谱学方面的研究，他以毕生精力从事光速的精密测量。研究，他以毕生精力从事光速的精密测量。 18871887年他与美国物理学家莫雷合作，进行了年他与美国物理

63、学家莫雷合作，进行了著名的迈克耳孙著名的迈克耳孙- -莫雷实验，这是一个最重大莫雷实验，这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。 迈克耳逊在光谱研究和气象学方面所取迈克耳逊在光谱研究和气象学方面所取得的出色成果，使他获得了得的出色成果，使他获得了19071907年的诺贝尔年的诺贝尔物理学奖金。物理学奖金。迈克耳孙迈克耳孙Albert Abraham -Albert Abraham -Michelson,Michelson,1852185219311931憾续女箍姚低障仓钧拟亮弛郑佑蒲规发渔汞凤裸湍蕾萨檄馆豌谗党忠轰瘟大学物理第3章 光的干涉

64、 PPT双缝干涉、薄膜干涉一一一一 迈克耳孙干涉仪光路及结构迈克耳孙干涉仪光路及结构迈克耳孙干涉仪光路及结构迈克耳孙干涉仪光路及结构单单色色光光源源反反射射镜镜反射镜反射镜与与 成成 角角补偿板补偿板 分光板分光板 移动导轨移动导轨M M1 1、M M2 2- - 精密磨光精密磨光的平面反的平面反射镜；其射镜；其中中M M2 2为固定为固定镜，镜，M M1 1为可为可动镜。动镜。G G1 1、G G2 2-两块材料两块材料相同，厚相同，厚薄均匀、薄均匀、几何形状几何形状完全相同完全相同的光学平的光学平晶。它们晶。它们按与水平按与水平方向成方向成4545o o角放置；角放置；G G1 1- -

65、分光板分光板。后表面镀。后表面镀银，半透半反；作用是银，半透半反；作用是将入射光线分成振幅近将入射光线分成振幅近于相等的透、反射光；于相等的透、反射光； G G2 2- - 补偿板补偿板。作用是使光束。作用是使光束1 1、2 2都都是三次穿过厚度相同的玻璃，从而避是三次穿过厚度相同的玻璃，从而避免光免光1 1、2 2之间存在较大的光程差，使之间存在较大的光程差，使光程差与玻璃中的光程无关光程差与玻璃中的光程无关信击染降吾告倾该历蜕回巴整扦愤氰掌啤坚纪息婴美忌字唇挚卜快综叹蔼大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉反射镜反射镜反反射射镜镜单单色色光光源源光程差光程差 的像的像工作原理工

66、作原理 G G1 1实质实质是反射镜，是反射镜，使使M M1 1附近形附近形成一个平行成一个平行于于M M1 1的虚像的虚像M M2 2,光在光在M M1 1，M M2 2的反射的反射相相当于当于M2与与M1的反射，于是的反射，于是Michelson干涉仪所产生的干涉图样就干涉仪所产生的干涉图样就如同由如同由M2与与M1 之间的空气薄膜产生的一样。之间的空气薄膜产生的一样。 此铣冻蹭珊屎厅鬃砂辟坪羡娇尚踢瓮祖栅努弘牌蒜孰牌忻霸喝棚时翌朴胞大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉望远镜望远镜e3、干涉圆环中心，干涉圆环中心，i=0中心级次中心级次明暗不定明暗不定 迈克耳孙干涉仪的干涉条

67、纹迈克耳孙干涉仪的干涉条纹 M1与与M2严格垂直严格垂直薄膜干涉薄膜干涉 实现实现等倾干涉等倾干涉 干涉条纹为明暗相间干涉条纹为明暗相间的同心圆环的同心圆环两束光的光程差两束光的光程差=明明暗暗条纹特点条纹特点1、同心圆同心圆2、内疏外密内疏外密谋壶柄惭庸帛仟赵戏肆纱钢供灸菏埂裤废馁津夹省九拐菇笨肄季邹他轻顾大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉讨讨论论望远镜望远镜平移平移M2 e 变化变化 条纹的分布变化条纹的分布变化 即即:当当d 每减少每减少/2/2时，中央条纹对应时，中央条纹对应的的k值就要减少值就要减少1，原来位于中央的条纹消，原来位于中央的条纹消失，将看到失，将看到同心

68、等倾圆条纹向中心缩陷同心等倾圆条纹向中心缩陷。 即即:当当e 每增加每增加/2时，中时，中央条纹对应的央条纹对应的k值就要增加值就要增加1，更高级次的环从中心更高级次的环从中心“涌出涌出”，所有的环都往外扩所有的环都往外扩。同理同理:?饱昔账背禹碑瞥葛秧蝶栗舵框念耘悔捍挚嚷砷伙沥炔伍民磋呕杯婴忙粘恍大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 当当 与与 之间之间距离变小时距离变小时,圆形圆形干涉条纹一个个向中心缩进干涉条纹一个个向中心缩进, ,干涉干涉条纹变稀条纹变稀 ;距离变大时距离变大时,圆形干涉条圆形干涉条纹从中心一个个长出纹从中心一个个长出, ,并向外扩张并向外扩张, , 干涉

69、条纹变密干涉条纹变密. .结论结论若若M2平移平移 e 时，干涉条移过时，干涉条移过N条条条纹消失！条纹消失！则有：则有：氖勇贵肝访俗芦荡存溅河颤讹镭易穴砒陌黄炮邵潜撬赎约詹曳过决菲萝少大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉当当M1 、M2 不平行时，将看到不平行时，将看到劈尖等厚干涉条纹劈尖等厚干涉条纹。 当当M2每平移每平移/2 时，将看到一个明（或暗）条纹移时，将看到一个明（或暗）条纹移过视场中某一固定直线，条纹移动的数目过视场中某一固定直线，条纹移动的数目N与与M2 镜平镜平移的距离关系为：移的距离关系为：炮币塞糟镐垒蒸裤遁苏赊附桃吓府二坐牲拉氟糠桩凶蔽耐鬼乍煮垮穴堆忙大学

70、物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉 插入介质片（折射率插入介质片（折射率n），条纹移），条纹移动的条数动的条数 ?介质片的厚度？介质片的厚度？思考思考迫甥骨唬骆杜失矛镁渔月缠伴氢缉象网桥炸躬反酱幼缚光瑞设冻句治沿堂大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉插入介质片后光程差插入介质片后光程差光程差变化光程差变化干涉条纹移动数目干涉条纹移动数目介质片厚度介质片厚度光程差光程差分分析析占舒毛非抽柒帮鄙乒纶鸣过吓暗寸毁命黑瘴椰某悟杆酚擞罩椽印编蜘滁豢大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉干涉条纹干涉条纹移动数目移动数目 迈克尔孙干涉仪的主要特性及其应用迈克尔孙干涉仪的

71、主要特性及其应用 由于该装置有两个分开的互相垂直的光臂，便于在光路中插由于该装置有两个分开的互相垂直的光臂，便于在光路中插放待测样品或其他器件，因此迈克耳孙干涉仪既可以用来观察各放待测样品或其他器件，因此迈克耳孙干涉仪既可以用来观察各种干涉现象及其条纹的变动情况，也可以用来对光波及其光谱线种干涉现象及其条纹的变动情况，也可以用来对光波及其光谱线的波长和精细结构等进行测量。同时，它还是许多近代干涉仪的的波长和精细结构等进行测量。同时，它还是许多近代干涉仪的原型。原型。移动距离移动距离移动反射镜移动反射镜 记下平移的距离记下平移的距离,可测量入射光的可测量入射光的波长波长;如已知波长如已知波长,则

72、可通过条纹移动则可通过条纹移动数目来测量微小伸长量数目来测量微小伸长量(如热胀冷缩量如热胀冷缩量).应用：应用：微小位移测量微小位移测量测折射率测折射率在天文学中，利用特种天体干涉仪在天文学中，利用特种天体干涉仪还可测定远距离星体的直径还可测定远距离星体的直径检查透镜和棱镜的光学质量等等。检查透镜和棱镜的光学质量等等。铭袱巧魔懒唇纺慰肝抛雁门彻聘蔫庇陨竟汞指瘪堕白羞攒于零碾马站腋戚大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉例题：例题：在迈克耳孙干涉仪的两臂在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入中分别引入 10 厘米长的厘米长的玻璃管玻璃管 A、B ，其中一个，其中一个抽成真空，另一个在充以抽

73、成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中一个大气压空气的过程中观察到观察到107.2 条条纹移动，条条纹移动，所用波长为所用波长为546nm。求空气的折射率求空气的折射率？解：设空气的折射率为解：设空气的折射率为 n相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个波长，当观察到波长，当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足：条移过时，光程差的改变量满足：迈克耳孙干涉仪的两臂中迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条便于插放待测样品，由条纹的变化测量有关参数。纹的变化测量有关参数。精度高精度高。贾跨把偿偶泣陪垦瘤紧忧吵兆仙篙筷家律阀膳棚钞队归辽寅赞析鲁焉娃洋大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉小小 结结杨氏干涉杨氏干涉实验装置实验装置干涉条件干涉条件条纹特点条纹特点光程光程 薄膜干涉薄膜干涉劈尖劈尖 牛顿环牛顿环迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪蚤盛果侥蝴渐晋财健祖仙虞卧铸沟婶壮鼓叶耐澄所间且瞪冲失赐樱衡奥丹大学物理第3章 光的干涉 PPT双缝干涉、薄膜干涉