吉林大学：《大学物理下册》课程教学资源（PPT课件）光的干涉

第一节光的相干性 光矢量电场强度E称光矢量。 二、光的相干性 相干条件:即波的相千条件。 三、相千光的获得法 同出一点-分为二各行其路合二为 1、分波面法:(同一波面上的子波) 杨氏双缝、洛埃单镜(证实了半波损失)等。 2、分振幅法:(反射、折射) 薄膜、劈尖、牛顿环等

第一节 光的相干性 一、光矢量 电场强度 E 称光矢量。 二、光的相干性 相干条件：即波的相干条件。 三、相干光的获得法 1、分波面法：（同一波面上的子波） 同出一点 一分为二 各行其路 合二为一 杨氏双缝、洛埃单镜（证实了半波损失）等。 2、分振幅法：（反射、折射） 薄膜、劈尖、牛顿环等

第二节双缝干涉 杨氏双缝干涉 1.实验装置 S 0 S D D>a,D>x,q1=四2 2021年2月24日星期三 大学物理A曹颖

2021年2月24日星期三 大学物理A II 曹颖 3 第二节 双缝干涉 一、杨氏双缝干涉 1 2 D  a, D  x,  = 1. 实验装置 D a x r2 r1 o S1 S2 P S I x 0

2干涉加强、减弱条件 z2=D2+(x-)2 2 2 2=D2+(x+ 2 0 D 2-n12=2ax 波程差8=1-2a/2ax=nx 2+12DD 由极值条件:δ=kx或(2k+1)/2得到 D (明纹) k=0,±1,±2,… (2k+1)=(暗纹) 2 2021年2月24日星期三 大学物理AⅡ曹颖

2021年2月24日星期三 大学物理A II 曹颖 4 2. 干涉加强、减弱条件 r2 D P a x r1 o 2 1 2 1 2ax r r r r  = − = + 2 2 ax a x D D 波程差  = 由极值条件：    = + k k [ (2 1) / 2] 或 x =  D k a   2 (2 1)   k + a D k =   0, 1, 2, （明纹） （暗纹） 得到      = + + = + − 2 2 2 2 2 2 2 1 ) 2 ( ) 2 ( a r D x a r D x r r 2ax 2 1 2 2 − =

3.条纹特征 (1)明暗相间直条纹对称分布在中央明纹两侧。 (2)条纹等间距(相邻两明纹或暗纹之间) Ax=xk+1-xc=2 △x∝,△x∝D,△ (3)用白色光源时,中央条纹为白色,其它各 级形成彩色条纹分布。 IIIIl 2021年2月24日星期三 大学物理A曹颖 5

2021年2月24日星期三 大学物理A II 曹颖 5 3. 条纹特征 （1） 明暗相间直条纹对称分布在中央明纹两侧。 （2） 条纹等间距（相邻两明纹或暗纹之间）  a x x x D  = k+1 − k = a x x D x 1    ,   ,   （3）用白色光源时，中央条纹为白色，其它各 级形成彩色条纹分布

劳埃镜实验 ① ② ① ② 27----- L 实验意义 验证了半波损失的存在。 2021年2月24日星期三 大学物理A曹颖 6

2021年2月24日星期三 大学物理A II 曹颖 6 二、劳埃镜实验 实验装置 实验意义 验证了半波损失的存在。 S2     M L S1

第三节薄膜干涉 、光程与光程差 光程: 数值等于在相同的时间内光在真空中通 过的路程。光程将光在介质中传播的距离折 成真空中的长度。 0=n ●光程差: 两光程之差δ=(m22-m1)叫做光程差 若n1=n2,则8=m(2-)

一、光程与光程差 数值等于在相同的时间内光在真空中通 过的路程。光程将光在介质中传播的距离折 成真空中的长度。 第三节 薄膜干涉 两光程之差  = (n2 r2 − n1 r1 ) 叫做光程差 1 2 若 n n = , 则 2 1  = − n r r ( ) 光程差: r = nr 0 光程:

●相位差:(q1=g2) 2兀 2兀 2兀 4=2(2-n1)=2(n22-n11)=6 干涉加强与减弱的条件: ±k 明k=0,1,2… ±(2k+1)/2暗k=0,1,2 条件取决于光程差而非几何路程差

2021年2月24日星期三 大学物理A II 曹颖 8      + =  = =   (2 1) / 2 0,1,2 0,1,2 k k k k 暗 明    条件取决于光程差而非几何路程差。 干涉加强与减弱的条件：    0 2 ( ) = 2 2 1 r r n = −    相位差：(1=2 ) ( ) 2 2 2 1 1 0 = n r − n r  

干涉加强、减弱条件 考察光源发出任一光线 8=n,(AB+BC)-n,Ad+ AB=BC= e C cos r B AD=AC sini=2e tgrsini 2e 6= cos n2-n, sinrsini+ 由折射定律n1sint=n2sinr δ=2eVn2-n2sin2i+ 2 2021年2月24日星期三 大学物理A曹颖

2021年2月24日星期三 大学物理A II 曹颖 9 由折射定律 n1 sin i = n2 sin r r e AB BC cos = = AD AC i e r i = = sin 2 tg sin ( ) 2 1 2 sin sin 2 cos e n n r i r   = − + 考察光源发出任一光线 2 2 2 2 1 2 sin 2 e n n i   = − + 2 ( ) 2 1  i   = n AB+ BC − n AD+  e r A B C n1 n2 n1 P S L D 二、干涉加强、减弱条件：

干涉极值条件是: k k=1,2,…明 6=2e√m2-n2sin2i+= (2k+1)%,k=0,12…暗 分析思考问题 a? (1)对厚度均匀的薄膜,e一定,同一条干涉条 纹上各点对应入射线的入射角相同,称为 等倾干涉。 垂直入射时:(i=0) k k=1,2,…明 6=2n2e+1= 2k+12k=012…暗 (14.22) 2021年2月24日星期三 大学物理A曹颖 10

2021年2月24日星期三 大学物理A II 曹颖 10 2 2 2 2 1 2 sin 2 e n n i   = − + 干涉极值条件是： （1）对厚度均匀的薄膜，e 一定，同一条干涉条 纹上各点对应入射线的入射角相同，称为 等倾干涉。 2 1,2, 0,1,2, 2 (14.22) 2 (2 1) 2 k k k n e k     = =  = + =  +  明 暗 垂直入射时：（i = 0） 1, 2, (2 1) 0, 1, 2, 2 k k k k   = =  =  +  明 暗

(2)半波损失视折射率分布而定 8=2evni-nf sin i+[I 2 式中λ/2依情况而定。 当 n n 3 考虑半波损失。 n>nn2>n 3 2021年2月24日星期三 大学物理A曹颖 11

2021年2月24日星期三 大学物理A II 曹颖 11 式中 /2 依情况而定。 （2）半波损失视折射率分布而定 考虑半波损失。 当 不考虑半波损失。 当 2 2 2 2 1 2 sin [ ] 2 e n n i   = − +  n1  n2  n3 n1  n2  n3  n1  n2  n3 n1  n2  n3 e n2 n3 i n1