《大学物理》课程PPT教学课件：第四篇 振动与波动 第十五章 波的干涉、衍射和偏振（15.3）光的干涉（续）

第四篇振动与波动 第15章波的干涉、衍射和偏振 本章共8讲

? 本章共8讲 第四篇 振动与波动 第15章 波的干涉、衍射和偏振

§15.2光的干涉(续) 光的相干性 二.分波面两束光的干涉 三.光的空间相干性 四.分振幅两束光的干涉 1.一般性讨论 介质n1薄膜n2,e 光浪A、iy 入射光(1) n2 nY 反射光(2)、(3)相干光 n BN 透射光(4)、(5)相千光 相遇P,P点光强取决于

§15.2 光的干涉（续） 一.光的相干性 二.分波面两束光的干涉 三.光的空间相干性 四.分振幅两束光的干涉 1.一般性讨论 p p e s  n1 2 n n1 b d h f ① ② ③ ⑤ ④ i a c  介质 n1 薄膜 n , e 2 光波 、i、 入射光 (1) 反射光 (2)、(3) 相干光 透射光 (4)、(5) 相干光 相遇P,P点光强取决于

必 △反=n1(ab+b)-wnyk2 由几何关系、折射定律(教材P465) b △;=2e sin i+ 2 项:涉及反射,考虑有无半波损失 2 n1几2(2)无(3)有

2 ( ) 2 1  反 = n ab + bc − n ad + 2 2 sin 2 2 1 2 2  反 = e n − n i + 由几何关系、折射定律(教材P465) : 2 项  涉及反射，考虑有无半波损失 n1  n2 (2)有 (3)无 n1  n2 (2)无 (3)有 反中有 项2   p p e s  n1 2 n n1 b d h f ① ② ③ ⑤ ④ i a c 

△透=n2(bc+cf)-n1b =2e1n SIn 考虑半浪损失: bi n2(4)无(5)两次 4中无项 明暗条纹条件: / 明k=1、2、3 无论4反42△= (2k+1)暗k=0

p p e s  n1 2 n n1 b d h f ① ② ③ ⑤ ④ i a c  e n n i n bc cf n bh 2 2 1 2 2 2 1 2 sin ( ) = − 透 = + − 考虑半波损失： n1  n2 (4)无 (5)无 n1  n2 (4)无 (5)两次 透 中无 项2   明暗条纹条件： 无论反，透  = k 明 k=1、2、3... 2 (2 1)  k + 暗 k=0、1、2

讨论:4公式中有无2项应该由具体情况决定 设: H1n> 4无名2项4有2项 n1<n2<n3 反射、透射光的光程差总相差, 干涉条纹明暗互补总的能量守恒

讨论： 公式中有无 2 项应该由具体情况决定 设： n1 n2 n3 1 2 3 2 n  n ,n  n 1 2 3 2 n  n ,n  n 反有 项2   透无 项2   n1  n2  n3 n1  n2  n3 反无 项2   透有 项2   干涉条纹明暗互补总 的能量守恒。 反射、透射光的光程差 总相差 ， , 2  

讨论:若不nn2定,4与e、面关 △=2e、n2-n;sin2i+ (1)薄膜厚度均匀￠定),Δ随入射角变化 薄膜 同一入射角对应同一干涉条纹 不同入射角对应不同条纹 等倾干涉 干涉条纹为一组同心圆环(内疏外密)

讨论： 若、n1 、n2 一定，与e、i有关 2 2 sin 2 2 1 2 2   = e n − n i + (1) 薄膜厚度均匀（e一定），随入射角i变化 同一入射角i 对应同一干涉条纹 不同入射角对应不同条纹 干涉条纹为一组同心圆环（内疏外密） *等倾干涉

△=2eV2-Sm2水2 (2)入射角一定(平行光入射,△随薄膜厚度变化 薄膜同一厚度处对应同一干涉条纹 薄膜不同厚度处对应不同干涉条纹▲等厚干涉 条纹形状与薄膜等厚线相同 2.薄膜等厚干涉的典型装置 (1)劈尖 (2)牛顿环 思路: 装置-光程差公式-明暗条纹条件-条纹特点-条纹变化-应用

薄膜同一厚度处对应同一干涉条纹 薄膜不同厚度处对应不同干涉条纹 条纹形状与薄膜等厚线相同 等厚干涉 2 2 sin 2 2 1 2 2   = e n − n i + (2) 入射角i一定(平行光入射)，随薄膜厚度e变化。 2. 薄膜等厚干涉的典型装置 思路： 装置－光程差公式－明暗条纹条件－条纹特点－条纹变化－应用 （1）劈尖 （2）牛顿环

(1)劈尖 装置: 兩光学平板玻璃一端接触, 另一端垫一薄纸或细丝 单色、平行光垂直入射i=0 △=2eVn2-n2sin2i+ 2 one+ 2 明暗条纹条件 ka 明k=12 △=2ne+ (2k+1) 暗k=0、1、2 2

（1） 劈尖 • 装置： 两光学平板玻璃一端接触， 另一端垫一薄纸或细丝    n 单色、平行光垂直入射 i = 0 2 2 2 2 sin 2 2 1 2 2   = +  = − + ne e n n i • 明暗条纹条件 k 2 (2 1)  k + 明 k = 1、2 暗 k = 0、1、2  = + = 2 2  ne

一条纹特点 形态(与薄膜等厚线相同):平行于棱边,明、暗相间条纹 棱边处:e=0,△ 为暗纹 2 △e AA k e L L 相邻明(暗)纹对应薄膜厚度差:△e 2n 条纹宽度:两相邻暗纹间距或两相邻明纹中心间距。 △e sing 2nsine 2n6

条纹宽度：两相邻暗纹间距或两相邻明纹中心间距。      n n e L sin 2 sin 2 =   = I o L L x 相邻明（暗）纹对应薄膜厚度差： n e 2   = • 条纹特点 形态(与薄膜等厚线相同)：平行于棱边，明、暗相间条纹 棱边处: e = 0, ,为暗纹 2   = θ L ek ek+1 e n 

条纹变化: △e 一定,个,L k+1 条纹变密 n、6一定个,L↓,L>L紫白光入射出现彩条 、θ一定,n个,L↓,空气劈尖充水条纹变密 由此解释肥皂泡、油膜表面 的不规则彩色条纹

n、一定, , L , 条纹变密 n、 一定, , L , L红  L紫 白光入射出现彩条 、 一定,n , L , 空气劈尖充水条纹变密 条纹变化： 由此解释肥皂泡、油膜表面 的不规则彩色条纹。 θ L ek ek+1 e n 