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1、22.8 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪迈克耳孙迈克耳孙 (1852-1931) (AlbertAbrabanMichelson) 美国美国物理学家。美国科学促进协会物理学家。美国科学促进协会主席主席,美国科学院院长；还被选为法美国科学院院长；还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学会会员，国科学院院士和伦敦皇家学会会员，1931年年5月月9日在帕萨迪纳逝世。日在帕萨迪纳逝世。 1907年诺贝尔物理学奖授予迈克年诺贝尔物理学奖授予迈克耳孙以表彰他对光学精密仪器及用耳孙以表彰他对光学精密仪器及用之于光谱学与计量学研究所作的贡之于光谱学与计量学研究所作的贡献。献。1单单色色光光源源反反射射镜镜 反射镜反射
2、镜与与 成成 角角补偿板补偿板 分光板分光板 移动导轨移动导轨一、装置一、装置2迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪3反反射射镜镜 反射镜反射镜单单色色光光源源光程差光程差 的像的像二、结构及光路二、结构及光路4当当 不垂直于不垂直于 时，可形成劈尖型等时，可形成劈尖型等厚干涉条纹厚干涉条纹.反反射射镜镜 反射镜反射镜单单色色光光源源5干涉干涉条纹条纹移动移动数目数目三三、迈迈克尔孙干涉仪的主要特性克尔孙干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差在光路中加入介质片的方法
3、改变两光束的光程差.移移动动距距离离移动反射镜移动反射镜6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7 1. 在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为射率为n，厚度为，厚度为d 的透明薄片，放入后，这条的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了光路的光程改变了 (A) 2 ( n-1 ) d (B) 2nd (C) 2 ( n-1 ) d+ (D) nd (E) ( n-1 ) d答案答案A8 2.在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为入
4、一片折射率为n的透明介质薄膜后，测的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长，出两束光的光程差的改变量为一个波长，则薄膜的厚度是则薄膜的厚度是(D)(C)(B)(A)答案答案D93. 若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜M1移动移动0.620mm的过程中，观察到干涉条纹移动了的过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为条，则所用光波的波长为（C）560nm（D）580nm（B）539nm（A）520nm答案答案B10光的衍射11一一 光的衍射现象光的衍射现象 光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障
5、碍物时，光会传到障碍物的阴影区并形不多的障碍物时，光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象成明暗变化的光强分布的现象23.1 光的衍射光的衍射 惠更斯惠更斯- -菲涅耳原理菲涅耳原理12亮度亮度衍射后能形成具有衍射后能形成具有明暗相间的衍射图样明暗相间的衍射图样。 中央明纹最亮中央明纹最亮, ,两侧显著递减。两侧显著递减。13单缝夫琅禾费衍射单缝夫琅禾费衍射圆孔夫琅禾费衍射圆孔夫琅禾费衍射长方孔夫琅禾费衍射长方孔夫琅禾费衍射矩形孔夫琅禾费衍射矩形孔夫琅禾费衍射14S菲涅耳衍射菲涅耳衍射夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射光源光源障碍物障碍物接收屏距离接收屏距离为有限远。为有限远。光源光源障碍物
6、障碍物接收屏接收屏 距离为无限远。距离为无限远。衍射按光源、衍射屏和观察屏三者的位置关系分衍射按光源、衍射屏和观察屏三者的位置关系分为两类：为两类：二、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射二、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射15惠更斯原理惠更斯原理: :在波的传播过程中在波的传播过程中, ,波阵面波阵面( (波前波前) )上的上的每一点每一点都可都可看作是发射看作是发射子波的波源子波的波源, ,在其后在其后的任一时刻的任一时刻, ,这些子波的包迹就这些子波的包迹就成为新的波阵面。成为新的波阵面。回忆：回忆：三、菲涅耳三、菲涅耳- -惠更斯原理惠更斯原理16菲涅耳的补充假设菲涅耳的补充假设子波的干涉子波的干涉 在波
7、的传播过程中在波的传播过程中, ,从同一波从同一波阵面上的各点发出的子波，经传阵面上的各点发出的子波，经传播在空间某点相遇时，播在空间某点相遇时，这些次级这些次级子波要相干叠加，子波要相干叠加，这一点的振动这一点的振动即是即是相干叠加相干叠加的结果的结果。17 根据惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某根据惠更斯菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为时刻的波阵面为S，则，则S的前方某点的前方某点P的光的光强度决定于波阵面强度决定于波阵面S上所有面积元发出的上所有面积元发出的子波各自传到子波各自传到P点的点的 (A) 振动振幅之和振动振幅之和 (B) 光强之和光强之和 (C) 振动振幅之和的平方振动振幅
8、之和的平方 (D) 振动的相干叠加振动的相干叠加答案答案D18一一. .实验装置实验装置 23.1 单缝夫琅禾费衍射单缝夫琅禾费衍射R狭缝狭缝S光源光源L1 L2 透镜透镜P观察屏观察屏f 1f 2ARB19衍射角衍射角二、明暗条件二、明暗条件衍射角衍射角 ：衍射光线与：衍射光线与单缝平面法线间的夹角，单缝平面法线间的夹角，向上为向上为“+”正，向下为正，向下为“-”取值范围取值范围衍射角衍射角 相同的衍射光线相同的衍射光线，汇聚在，汇聚在透镜焦平面上透镜焦平面上同一同一点点，该点光强由这些平行光线的，该点光强由这些平行光线的干涉结果所决定干涉结果所决定。20P0P1P2P3P421衍射角衍射
9、角1. 一束光线，汇聚在透镜焦平面一束光线，汇聚在透镜焦平面O点点中央明条纹中央明条纹2. 衍射角为衍射角为 一束光线，汇聚在透镜焦平面一束光线，汇聚在透镜焦平面Q点点,明条纹？暗纹？明条纹？暗纹？最大光程差最大光程差衍射角衍射角22asin aBA （1） 先考虑边缘两支光线先考虑边缘两支光线边缘两支光线的光程差边缘两支光线的光程差ACCC1设设AC1=C1C,将波面分为将波面分为两个纵长形的波带两个纵长形的波带（2）再设）再设AC1=C1C=/2P干涉干涉相消相消半波带法介绍半波带法介绍23（3）两个半波带对应点发出的光在）两个半波带对应点发出的光在P点的光程差都为点的光程差都为半个波长半
10、个波长, 则在则在P点合成结果相互抵消。点合成结果相互抵消。结论：结论：P点为暗纹点为暗纹当衍射角满足当衍射角满足推论：推论：P点为暗纹点为暗纹当衍射角满足当衍射角满足24BACaP 两个半波带发出的子波传播到两个半波带发出的子波传播到P1点干涉的结果相点干涉的结果相消，剩下一个半波带发的子波在消，剩下一个半波带发的子波在P1点叠加，点叠加，所以所以P点显出亮纹，但不是很亮！点显出亮纹，但不是很亮！asin = aBA CP干涉相消干涉相消暗纹暗纹明纹明纹25结论：结论：单缝夫琅禾费衍射明暗条件为单缝夫琅禾费衍射明暗条件为特别注意：特别注意：与干涉明暗纹的条件正好相反！与干涉明暗纹的条件正好相反！只是边缘两支光线的光程差（只是边缘两支光线的光程差（最大光程差最大光程差）26
