《大学物理》课程PPT教学课件：光的干涉

光的干涉 口学习目标? 口主要内容 口例题讲解 口课堂练习 2021/2/20

光 的 干 涉 ❑ 学习目标 2021/2/20 1 ❑ 主要内容 ❑ 例题讲解 ❑ 课堂练习 ?

主要内容 相王光 杨氏双缝干涉实验 双镜萝埃德境 ③光程薄膜干涉 劈尖牛顿环 迈克尔孙干涉仪 2021/2/20

主 要 内 容 2021/2/20 3 相干光 光程 薄膜干涉 劈尖 牛顿环 杨氏双缝干涉实验 双镜 劳埃德境 迈克尔孙干涉仪

回 第一节相干光 Micros moma示刘 一相干光简介 光波是一种电磁波,振动的是电场强度E和磁场强度B; 光矢量E °若两束光的光矢量满足相干条件,则它们是相干光, 相应的光源叫相干光源。 频率相同、 讨论 振动方向相同、 相位差恒定 为什么两个发光频率相同的钠光灯,在它们都 能照到的区域,观察不到明暗相间的条纹? 2021/2/20 干涉

第一节 相干光 2021/2/20 4 干涉 一 相干光简介 • 若两束光的光矢量满足相干条件，则它们是相干光， 相应的光源叫相干光源。 为什么两个发光频率相同的钠光灯，在它们都 能照到的区域，观察不到明暗相间的条纹？ • 光波是一种电磁波，振动的是电场强度E 和磁场强度B； 光矢量 E 

如何获得相干光 小尺寸的普通光源,采用分波阵面法或分振幅法 将一束光分割成两束或多束,使之通过不同的光路会合而 生干涉现象。(激光本身具有很好的相干性) 杨氏双缝干涉 薄膜干涉 分波阵面法 分振幅法 2021/22 干涉

2021/2/20 5 二 如何获得相干光 小尺寸的普通光源，采用 分波阵面法 或 分振幅法， 将一束光分割成两束或多束，使之通过不同的光路会合而产 生干涉现象。（激光本身具有很好的相干性） 分波阵面法 分振幅法 杨氏双缝干涉 薄膜干涉 干涉

第二节双缝干涉 杨氏双缝干涉实验 1.实验演示 图1545w 2.实验原理 r2 由SS发出的光到达屏上B点的时面 波程差为 6=12-F1≈dsn6 根据同方向振动叠加的规律 若dsnO=±k,k=0,1,2 △q=2x=+2kx显示明条纹 若 d sin e=±(2k-1),k=1,2,3;… 2 △q=2x=+(2k-1)x显示暗条纹 2021/2/20 干涉 6

2021/2/20 6 第二节 双缝干涉 一 杨氏双缝干涉实验 1.实验演示 2.实验原理 由S1、S2发出的光到达屏上B点的 波程差为  = r2 −r1  d sin  根据同方向振动叠加的规律 若 d sin  = k, k = 0,1, 2,      = 2 = 2k 显示明条纹 =  − , =1, 2, 3, 2 d sin (2k 1) k  若  显示暗条纹 干涉

明dsn=± 因为D>> 所以sinb≈tgb=x/D r2 故明条纹中心的位置为 D x=±k k=0,1,2 d 暗条纹中心的位置为 D x=±(2k-1 ,k=1,2,3, d 2 相邻明纹(或暗纹)间的距离为 D △x=x k 2021/2/20 7 干涉

2021/2/20 7 故 明条纹中心的位置为 =  , k = 0,1, 2,    d D x k  暗条纹中心的位置为 =  − , = 1, 2, 3,    2 (2 1) k d D x k  因为 D  d ， 相邻明纹（或暗纹）间的距离为  d D x x x  = k +1 − k = x 所以 sin   tg = x / D 干涉 明 d sin  = k

双缝干涉条纹的特点 D AX=Xk+1二xk= (1)一系列平行的明暗相间的条纹 (2)不太大时条纹等间距; (3)中间级次低,两边级次高; 设叵 (4)条纹间距与入射光的波长成正比 与d成反比 2021/2/20 8 干涉

2021/2/20 8 双缝干涉条纹的特点 (1) 一系列平行的明暗相间的条纹； 干涉 (4) 条纹间距与入射光的波长成正比 (3) 中间级次低，两边级次高； (2)  不太大时条纹等间距；  d D x x x  = k +1 − k = 与d成反比 设问

红光入射的杨氏双缝干涉照片 白光入射的杨氏双缝干涉照片 您能判断0级条纹在哪吗?

白光入射的杨氏双缝干涉照片 红光入射的杨氏双缝干涉照片 您能判断0级条纹在哪吗？

二*条纹的光强分布 两相干光波叠加后的振幅为A=42+42+2A420(02-9) 光强为=1+12+2√1l2cos(2-) 由于在杨氏双缝干涉中 01=2丌 所以=40cos2(x 2I 若δ=±k(k=0,1,2…) 条纹最亮=4L202Ar 若δ=±(2k-1)(k=1,2,3,…) 条纹最暗=0 2021/2/20 干涉

2021/2/20 10 二* 条纹的光强分布 两相干光波叠加后的振幅为 2 cos( ) 1 2 2 1 2 2 2 A = A1 + A + A A  − 光强为 2 cos( ) = 1 + 2 + 1 2 2 −1 I I I I I 由于在杨氏双缝干涉中 1 2 0 I = I = I   2 −1 = 2 所以 4 cos ( ) 2 0   I = I  若  = k(k = 0,1,2, ) 4 0 条纹最亮 I = I 若 ( 1,2,3, ) 2 = (2k −1) k =    条纹最暗 I = 0 I 2I0 -2 - 0  2 r 4I0 I0 干涉

双镜 1.装置 中央 D 明纹 2.原理 虚光源S1和S2等效于双缝光源,它们来自同一点光源S, 是相千光.在阴影区观察到明暗相间的干涉条纹 明条纹中心的位置为x=+h2 k=0.1 暗条纹中心的位置为x=±(2k1D2 k=1.2.3. d 2 2021/2/20 干涉

2021/2/20 11 M2 M1 S P 1. 装置 S1 S2 三 双 镜 D d 2. 原理 中央 明纹 虚光源S1和S2等效于双缝光源，它们来自同一点光源S, 是相干光.在阴影区观察到明暗相间的干涉条纹. 明条纹中心的位置为 =  , k = 0,1, 2,    d D x k  暗条纹中心的位置为 干涉 =  − , = 1, 2, 3,    2 (2 1) k d D x k 