01第1章 光的干涉-($1-4)

null第1章 光的干涉 Chap. 1 Interference of Light第1章 光的干涉 Chap. 1 Interference of Light主讲人：卓士创 徐州师范大学物理与电子 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 主要内容§1.1 光波的独立性，叠加性和相干性 §1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样 §1.3 分波面双光束干涉 §1.4 干涉条纹的可见度 光波的时空相干性 §1.5 菲涅耳公式 §1.6 分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉 §1.7 分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉 §1.8 迈克耳逊干涉仪 §1.9 多光束的干涉——法布里珀罗干涉仪 §1.10 干涉现象的一些应用null一.光波的电磁理论1. 光波是某一波段的电磁波不同波长的光引起不同的颜色感觉§1.1 光波的独立性 叠加性和相干性null２. 光速（1)（2)（3)（4)null二．光强I:1. 光矢量对人的眼睛或感光仪器起作用的是电场强度。null∴坡印廷矢量的瞬时值同一介质中：只关心光强的相对分布．任何波动过程都必定伴随能量的传递.又（7)（5)（6)（8)（9)null三．单色光波的数学描述１．三角 函 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 数描述２．复振幅描述（11)（10)（12)null四.波的独立传播和线性叠加原理二列（或多列）波，相遇后可保持各自的特性（频率、振幅、振动方向等）不变而按照各自原来的传播方向继续前进，彼此不受影响。这称为波的独立传播特性。1.波的独立传播特性2.波的叠加性注：当光波能量不是很强时，这种叠加是线性的；但当光波能量极强时，将会产生非线性效应。（13)null小 结null小 结四.波的独立传播和线性叠加原理1.波的独立传播特性作业：复习§1-1 ; 阅读：附录1.1、1.2；预习§1-2、3null复习回顾null复习回顾null补充：介绍振动叠加的三种计算方法（二光波的光矢量振动方向、频率均相同，考查P点的振动）null②复振幅法：null③矢量图解法：null③矢量图解法：多边形法则11-1#51-1#null五．光波的相干叠加和不相干叠加1、相干叠加： 条件：二波频率、振动方向相同，且在空间各点相差恒定。 nullnull2、不相干叠加null 小结 学校三防设施建设情况幼儿园教研工作小结高血压知识讲座小结防范电信网络诈骗宣传幼儿园师德小结 ：光波的相干叠加和不相干叠加1、相干叠加： 2、不相干叠加1.位相差相同的点必有相同的光强； 2.等相差面就是等光强面.null§1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样（仅讨论简谐波）一、位相差、光程差在某t时间到达p点null2、光程及光程差光在介质中的光程等于相同时间内光在真空中通过的路程。null二．干涉图样的形成１．干涉图样形状null二．干涉图样的形成１．干涉图样形状双曲面簇与光屏相交，在屏上形成条纹： ——条纹为双曲线，近轴区域的条纹近似视为直线。null２．干涉强度分布nullj ——干涉级次讨论：null3．明暗纹在屏上的位置null4.条纹间距Δy与j无关，条纹均匀分布。波长反映了光波场中光矢量空间分布的周期性； 纹间距反映干涉场中干涉光强空间分布的周期性。null（6）干涉花样实质上体现了参与相干叠加的光波间 位相差的空间分布。结论：（1）各级亮条纹强度都相等，相邻条纹（亮或暗）等间距， 且与j无关；（2）当以一定波长λ的单色光入射时，间距Δy的大小与 r0成正比，而与d成反比；（5）条纹的漂移null本节小结二．干涉图样的形成null本节小结null（§1-1§1-2）作业： P66 1-1，1-2，1-3null⑴两列光波的相干条件：①频率相同；② 振动方向相同； ③在空间各点相差恒定。 一、光波的相干叠加和不相干叠加1、相干叠加： ⑵相干叠加光强分布：2、不相干叠加1.位相差相同的点必有相同的光强； 2.等相差面就是等光强面.复习回顾null复习回顾三．干涉图样的形成null复习回顾null§1.3 分波面双光束干涉一．光源和机械波源的区别机械波源中独立振源的振动在观察时间内通常是持续进行的，位相差保持不变，一般都相干。光辐射起源于原子。 光源的最基本发光单元是分子、原子。1.机械波源：2.光波源：⑴发光机制：null原因：原子发光是随机的，间歇性的，两列光波的振动 方向不可能一致，周相差不可能恒定。⑵发光特点：null1.分波前的方法 杨氏干涉2.分振幅的方法 等倾干涉、等厚干涉二、普通光源获得相干光的途径（方法）３.分振动面的方法 偏振光的干涉null三．几种典型的分波面干涉实验 １、杨氏双缝干涉实验null２．菲涅耳双面镜实验：(1)光路构成(2)分波面相干原理(3)条纹间距null３. 劳埃德镜实验(1)光路构成波面及条纹形成示意图(2)分波面相干原理null 当屏幕 E 移至E'处时，使p0与M'重合,从 S和 S'到 M' 点的光程差为零， M'点应为明纹，但观察到是暗条纹。(3)条纹重要特征３. 劳埃德镜实验null４.维纳驻波实验： 驻波：振幅相同而传播方向相反的两列简谐相干波叠加得到的振动。 入射波和反射波相遇在一起，也会发生相干叠加而形成驻波。 在G与M接触的地方无感光，即波节处，反射光产生了半波损失。null三．几种典型的分波面干涉实验 ４.维纳驻波实验本节小结null例:在杨氏双缝实验中，双缝之间的距离为0.5mm，光屏到小孔的距离为50cm。当用折射率n=1.60的透明薄膜盖在缝S2上时，发现屏上条纹移动了1cm，试求薄膜厚度。盖膜前后P点光程差的变化量为：注意条纹移动的方向！解：无薄膜时P点光程差为：null练习:在杨氏双缝实验中，用折射率n=1.58的透明薄膜盖在上缝上，并用λ=6.32810－7m的光照射，发现中央明纹向上移动了5条，求薄膜厚度。null§１.4 干涉条纹的可见度 光波的时空相干性一、干涉条纹的可见度1、定义： 描述干涉条纹清晰程度的物理量。2、单色光相干条纹的可见度Vnull练习：有一双缝干涉装置，通过其中一缝的能量是另一缝能量的4倍。求可见度。解：null以上是在理想单色光、理想线光源的条件下讨论的，而实际并非如此！二、光源的非单色性对干涉条纹的影响 光波的时间相干性１、光源的非单色性对干涉条纹的影响以杨氏干涉为例null光源的单色性决定了能产生干涉条纹的最大光程差。（1）j增大，谱线变宽，可见度降低；j级谱线的宽度：null２．时间相干性——（光场的）纵向相干性（1）波列长度（L）当光程差大于波列长度时，二子波不能相遇，因而不能产生干涉。 ∴波列长度限定了干涉装置的最大光程差，即null（2）相干时间 ②对于某观察点，若前后两时刻传来的光波隶属同一波列，则称它们 是相干光波，称该光波场具有时间相干性（与单色性紧密相联）。 ③因为波列是沿光的传播方向通过空间固定点，所以时间相干性是 光场的纵向相干性。三.光源的线度对干涉条纹的影响1.两个线光源的情况说明：讲到此处！#null此时V =0null2.扩展面光源的情况null3、空间相干性 ③光场的空间相干性是描述光场中光的传播路径上空间横 向两点在同一时间光振动的关联程度，又称横向相干性。 注意：光的空间相干性和时间相干性是不能严格分开的。②光的空间相干性与光源的线度有关；说明：（1）两列光波频率相同、振动方向相同； （2）两列光波在相遇点位相差恒定； （3）两列光波在相遇点光程差不太大； （4）两列光波在相遇点的振幅相差不能太大。四、光波相干条件null本节小结一、干涉条纹的可见度１、光源的非单色性对干涉条纹的影响二、光源的非单色性对干涉条纹的影响 光波的时间相干性null本节小结２．时间相干性——（光场的）纵向相干性三.光源的线度对干涉条纹的影响null（1）两列光波频率相同、振动方向相同； （2）两列光波在相遇点位相差恒定； （3）两列光波在相遇点光程差不太大； （4）两列光波在相遇点的振幅相差不能太大。四、光波相干条件本节小结（§1-3§1-4）作业： P66 1-4，1-5，1-6null２．菲涅耳双面镜实验：