《大学物理》课程PPT教学课件（二）复习光的干涉

同学们好 Wavelength(m) 10 12 10 15 1021 Frequency(hz isible light wavelength 700nm650600550500450400nm

同学们好！

波动光学 利用波动理论,研究光的典型波动行为 波的干涉、波的衍射、波的偏振等 17—18世纪是光学发展史上的一个重要时期。伽利略 开普勒发明了天文望远镜,斯涅尔、笛卡儿导出了光的 折射定律和反射定律。 对于光的本质存在争论,牛顿支持光的微粒学说,它 可以说明光的反射和折射规律,并认为光在水中的传播速 度比空气中的速度大。惠更斯支持光的波动学说,它也能 解释光的反射和折射规律,并能说明双折射现象,但是认 为光在水中的传播速度比空气中的速度小 1850年傅科从实验中测定了光在水中的传播速度比 空气中的速度小,法拉第、麦克斯韦证明了光是电磁波。 爱因斯坦用光量子理论解释了光电效应实验。因此光具有 波粒二相性

波动光学 17—18世纪是光学发展史上的一个重要时期。伽利略 、开普勒发明了天文望远镜，斯涅尔、笛卡儿导出了光的 折射定律和反射定律。 对于光的本质存在争论，牛顿支持光的微粒学说， 它 可以说明光的反射和折射规律，并认为光在水中的传播速 度比空气中的速度大。惠更斯支持光的波动学说，它也能 解释光的反射和折射规律，并能说明双折射现象，但是认 为光在水中的传播速度比空气中的速度小。 1850年傅科从实验中测定了光在水中的传播速度比 空气中的速度小，法拉第、麦克斯韦证明了光是电磁波。 爱因斯坦用光量子理论解释了光电效应实验。因此光具有 波粒二相性。 利用波动理论，研究光的典型波动行为 波的干涉、波的衍射、波的偏振等

复习: 1.波传播的独立性与叠加原理 波传播的独立性: 每列波传播时,不会因与其它波相遇而改变自己 原有的特性(传播方向、振动方向、频率、波长 等)。 波的叠加原理: 当几列波在传播过程中相遇时,相遇区域每一点 的振动等于各列波单独传播时在该点引起的振动的 矢量和

1. 波传播的独立性与叠加原理 波传播的独立性： 波的叠加原理: 每列波传播时，不会因与其它波相遇而改变自己 原有的特性(传播方向、振动方向、频率、波长 等）。 当几列波在传播过程中相遇时，相遇区域每一点 的振动等于各列波单独传播时在该点引起的振动的 矢量和。 复习：

波的干涉波叠加中最简单、重要的特例 两个振动方向相同、频率相同、位相差恒定的波源 称相干波源,它们发出的波叫相干波 相干波叠加后,空间形成稳定的合振动加强、减弱 的分布 这种现象称波的干涉。 2、干涉现象 0W=A1cos(ot+9)— 设相干波源 P 02: Y2=A2 cos(ot+(p2)

波的干涉——波叠加中最简单、重要的特例 2、干涉现象 设相干波源 o : 1 cos( ) 1 = 1  +1 Ψ A t : 2 o cos( ) 2 = 2  +2 Ψ A t o2 r2 r1 p o1 两个振动方向相同、频率相同、位相差恒定的波源 称相干波源，它们发出的波叫相干波。 相干波叠加后，空间形成稳定的合振动加强、减弱 的分布 这种现象称波的干涉

在P点引起的振动 Y I=A, cos) ot+,-2r1 y,= A, cos at+0,-2丌 P点的合振动y=ymn+n2= Acosot+o 式中 A=V4+4+244-”-乙(- A sin( 2元 )+A2sin(02-2x2) o= arct 2 2元 A CoS(o +A, cos(o

在 P点引起的振动 式中 ( )] 2 2 cos[ 1 2 2 1 2 1 22 21 A = A + A + A A − − r − r    ) 2 ) cos( 2 cos( ) sin( 2 ) 2 sin( arctg 2 2 2 1 1 1 2 2 2 1 1 1           r A r A r A r A − + − − + − = P点的合振动  =  + = A t +  p p cos 1 2 o 2 r2 r1 p  o1   = + −     1 1 1 1 cos 2 r Ψ A t p   = + −     2 2 1 2 cos 2 r Ψ A t p

令△q=2-91 2n(2-F1) 得=√42+412+2442cos△g 由/∝A2,P点合振动强度: =l1+l2+2√12cos△ 干涉项 由q2-91恒定 △q取决于两波传至相遇点的波程差:=r2-r

令      2 ( ) 2 1 2 1 r − r  = − − 得 = + + 2 1 2 cos 2 2 2 A A1 A A A , 2 由I  A P点合振动强度： I = I1 + I 2 + 2 I1 I 2 cos 干涉项 由 2 −1 恒定  取决于两波传至相遇点的波程差： 2 1  = r − r

3.干涉相长和相消的条件 2KT A=A+A 2n6 =1+l2+2√1 相长¨相 =2-1 (2k+1)zA=A1-A2 排 =l1+12-2√ 相消灬列 特例: k=0,±1,±2, (1)(1=92 2丌δ △p= 2k2 相长 6=72-h1 k=0.±1±2 (2k+1 相消

特例： （1）       2 1 = 2  = 3. 干涉相长和相消的条件 2 A A1 A2 k = + 1 2 2 1 2 I = I + I + I I 相长 相 间 排 列 (2 1) | | A A1 A2 k +  = − 1 2 2 1 2 I = I + I − I I 相消 k = 0,1, 2,  2 1 2      = − − = 2 (2 1)  k + 相长 相消 k = 0,1, 2,  2 1  = − = r r 2k

2KT A=A+A 2n6 =1+l2+2√1 相长¨相 =2-1 (2k+1)A=A1-A2 相消 1=1+l2-2√1l2 排列 k=0,±1,±2, (2) 相长处:A=2A1I=4l 相消处:A=0I=0

（ 2 ） 1 2 1 2 A = A I = I 相长处： 2 1 4 1 A = A I = I 相消处： A = 0 I = 0 2 A A1 A2 k = + 1 2 2 1 2 I = I + I + I I 相长 相间排列 ( 2 1 ) | | A A1 A2 k +  = − 1 2 2 1 2 I = I + I − I I 相消 k = 0 ,  1 ,  2 ,  2 1 2      = − − =

§152光的干涉 一有关光浪、光源的基本概念 光波:交变电磁场在空间传播 E S=E×H 由变化的电场、磁场相互激发,由近及远传播形成的波 光波依靠自身传播,不需要传播媒质 在真空中的传播速率为c。光波是横波

一 有关光波、光源的基本概念 由变化的电场、磁场相互激发，由近及远传播形成的波 光波：交变电磁场在空间传播 S E H    =  光波依靠自身传播，不需要传播媒质 在真空中的传播速率为c。光波是横波 §15.2 光的干涉

光波的颜色:不同频率的光波能引起人视觉的不同颜色 光的频谱:按光的波长(或频率顺序排列而成的频谱图 光矢量:电磁波中引起化学与视觉效应的电场强度E矢量 E:引起视觉和感光作月 光振动:电场强度E矢量的周期变化称为光振动 E(t):大小、方向随周期性变化 E=Eo coS(at+p) 光的强度:光的强度正比于光振动的振幅平方 I∝E 相对光强:I=E2

光波的颜色：不同频率的光波能引起人视觉的不同颜色 光的频谱：按光的波长(或频率)顺序排列而成的频谱图 光矢量：电磁波中引起化学与视觉效应的电场强度E矢量 E :引起视觉和感光作用  E(t):大小、方向随t周期性变化  cos( ) E = E0 t + 光振动：电场强度E矢量的周期变化称为光振动 2 E0 I  相对光强： 2 E0 I = 光的强度：光的强度正比于光振动的振幅平方