三峡大学理学院：《大学物理》PT电子教案_第十二章 光的干涉（张甫宽）

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相干光 1、光源的发光机理 光源的最基本发光单元是分子、原子 能级跃迁辐射 波列 τ<103秒 V=(E2-Ewh El 波列长L=c 普通光源:自发辐射发光的间隙性 发光的随机性 独立(不同原子发的光) 独立(同一原子先后发的光

一、相干 光 光源的最基本发光单元是分子、原子  = (E2 -E1 )/h E1 E2 能级跃迁辐射 普通光源：自发辐射 · 独立(不同原子发的光) · 独立(同一原子先后发的光) • 发光的随机性 • 发光的间隙性 波列 波列长L=  c   10−8 秒 1、光源的发光机理

单色光——只含单一波长的光。Id 复色光——含多种波长的光。Io 2 准单色光——光波中包含波长范围 An 很窄的成分的光。O 九-—元元+ 2 2 光是一种电磁波,由紫色到红色的可见光在真空 中的波长为:40×107m到7.6×107m 光强:在光学中,通常把平均能流密度称为光强, 用Ⅰ表示。 E∝E 2C10 0 式中:m为折射率,E是光振动的振幅

单色光——只含单一波长的光。 复色光——含多种波长的光。 准单色光——光波中包含波长范围 很窄的成分的光。 O 0 I 2 0 I  2   − 2   +  光是一种电磁波，由紫色到红色的可见光在真空 中的波长为：4.0×10-7m到7.6×10-7m。 光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强， 用 I 表示。 2 0 2 0 0 2 E E C n I S r = =    式中：n为折射率，Eo 是光振动的振幅

在波动光学中,主要讨论的是相对光强,因此在 同一介质中直接把光强定义为: I=E 2、光的相干性 两频率相同,光矢量方向相同的 光源在点相遇 E2=E2+EX +2E1Er0 cos Ao s =1+l2+2、√1l2cosg

2 E0 I = 在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在 同一介质中直接把光强定义为： 2、光的相干性 E E E E10E20 cos 2 20 2 10 2 = + + 2 I = I1 + I2 + 2 I1 I2 cos 两频率相同，光矢量方向相同的 光源在p点相遇

非相干叠加: I=l1+l2无干涉现象 相干叠加:满足相干条件的光波称为相干光。 I=1+12+2√12 COS Ao 位相差恒定时,有干涉现象,若l1=12 I=21(1+cos4g)=412 2 A=±2kzI=41干涉相长 A=±(2k+1)z=0干涉相消

非相干叠加： 1 2 I = I + I 相干叠加：满足相干条件的光波称为相干光。 I = I1 + I2 + 2 I1 I2 cos 位相差恒定时，有干涉现象，若 1 2 I = I 2 2 1 4 2 1 1  I = I ( + cos ) = I cos 2 4 1  =  k I = I  = ( 2k +1) I = 0 干涉相长 干涉相消 无干涉现象

41两相干光束 2Ⅰ,两非相干光束 I1一个光源 57-3x-nO兀35丌 3、相干光的获得方法 (1)分波阵面(分波前)法 杨氏干涉等 (2)分振幅法 等倾干涉、等厚干涉

O I 4 1 I − 5 − 3 −  3 5  2 1 I 1 I 两相干光束 两非相干光束 一个光源 3、相干光的获得方法 （1）分波阵面（分波前）法 （2）分振幅法 杨氏干涉等 等倾干涉、等厚干涉

二、光程与光程差 1、波长与媒质的关系 ′=2/n 式中:光在媒质中的波长,n为媒质的折射率, 为光在真空中的波长。 光程 L=nl 式中:n为媒质折射率,l为光波在该媒质中所经 历的几何路程 若光波先后通过几种媒质,则L=∑nl

二、 光程与光程差 1、波长与媒质的关系  =  / n 式中： 光在媒质中的波长，n为媒质的折射率， 为光在真空中的波长。   2、光程 式中：n为媒质折射率，l 为光波在该媒质中所经 历的几何路程。 L = nl 若光波先后通过几种媒质，则 i i L = n l

光程的物理意义 在相同时间内,光在介质中传播的路程l, 折算成光在真空中传播的路径nl 3、光程差与相位差的关系 两束相干光的光程之差,称为光程差。=L2-L1 两相干光的相位差为4s2z 千涉条件: ±k k=0,1,2…明纹 6= ±(2k+1)k=0,1,2…暗纹 式中:为光在真空中的浪长

两束相干光的光程之差，称为光程差。 3、光程差与相位差的关系  = L2 − L1 两相干光的相位差为     2  = 式中： λ 为光在真空中的波长。 在相同时间内，光在介质中传播的路程l ， 折算成光在真空中传播的路径 n l。 光程的物理意义：       + =  = = （ 暗纹 明纹 01 2 2 2 1) 0,1,2   k k , , k k    干涉条件：

4、理想透镜不会产生附加光程差 在干涉和衍射装置中,经常要用到薄透镜, 可以证明,两束光线经过理想透镜时,不会产生 附加光程差 F

在干涉和衍射装置中，经常要用到薄透镜， 可以证明，两束光线经过理想透镜时，不会产生 附加光程差。 4 、理想透镜不会产生附加光程差 A B C a b c F

三、分波阵面干涉 将点光源发出的波阵面分割成两部分,使它们 分别通过某些光学装置,经反射、折射或衍射后再 在一定的区城里叠加而产生干涉,这种方法称为分 波阵面法。 用分浪阵面法产生的干涉,称为分浪阵面干涉。 1、杨氏双缝实验 干涉条纹为一条列等间距的平行直条纹

三、分波阵面干涉 将点光源发出的波阵面分割成两部分，使它们 分别通过某些光学装置，经反射、折射或衍射后再 在一定的区域里叠加而产生干涉，这种方法称为分 波阵面法。 1、杨氏双缝实验 用分波阵面法产生的干涉，称为分波阵面干涉。 干涉条纹为一条列等间距的平行直条纹