null第三章第三章光的干涉和干涉仪null光的干涉现象：在两个或多个光波叠加的区域，某些点的振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象称为光的干涉现象。（肥皂泡、水面上的油膜呈现的美丽色彩等）null第一节 光波干涉的条件和实现方法
一、光波干涉的条件两支蜡烛、两盏灯放在一起，同时照在墙壁上。无光强度明暗变化的干涉现象 两个频率相同的钠光灯不能产生干涉现象，即使是同一个单色光源的两部分发出的光，也不能产生干涉。无干涉现象null 两个完全独立的没有关联的光波无论如何不会产生干涉，而只有当两个光波有紧密关联或当两个光波是由同一光波分离出来时，才会发生干涉。（从光源本身的发光特性来解释） 光源中单个原子发光是间歇的，持续时间约10-9秒。前后光波是完全独立的，初相位没有固定关系。不同原子发出的波列也如此。
两个波列形成的干涉图样只能在10-9秒内存在，另一时刻对应于另一位相差的干涉图样，只能记录到强度I的某一时间平均值。null 考察两光波叠加区域内的某一点P的强度 1.非相干叠加
对普通光源来说，由于原子发光是间歇的、随机的、独立的，在观察时间内，相位差不能保持恒定,变化次数极多,可取0～2π间的一切可能值,且机会均等。null于是非相干叠加时的光强为 I=I1+I2
可见，在非相干叠加时，总光强等于两光源单独发出的光波在该处产生的光强之和，且光强是均匀分布的。 2.相干叠加如果在观察时间内，相位差保持恒定,则合成光强在空间形成强弱相间的稳定分布。这是相干叠加的重要特征。null（1）振动方向相同
干涉项I12与a1、a2的标量积有关。
（2）频率相同
否则两光波频率差引起随时间迅速变化的位相差的变化
（3）相位差恒定
相位差保持恒值，该点强度稳定分布null振动方向相同
振动频率相同
相位差保持恒定 产生相干光的必要条件null二、相干光的获得原理：
将同一光源上同一点或极小区域发出的一束光分成两束，让它们经过不同的传播路径后，再使它们相遇，它们是相干光。方法：
分波阵面法：把光波的波阵面分为两部分
分振幅法：利用两个界面产生两束反射光或折射光null①分波面法：杨氏干涉②分振幅法：平行平板产生的干涉产生光波干涉的补充条件：
4.光程差不太大
5.光强差不太大光程差不能太大，否则由同一波列分成的两个波列不能相遇nullnull 第二节 杨氏双缝干涉实验英国物理学家、医生和考古学家，光的波动说的奠基人之一
波动光学：杨氏双缝干涉实验
生理光学：三原色原理
材料力学：杨氏弹性模量
考古学：破译古埃及石碑上的文字托马斯·杨（Thomas Young）null杨氏双缝干涉实验装置 1801年，杨氏巧妙地
设计
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了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。null S线光源，G是一个遮光屏，其上有两条与S平行的狭缝S1、S2，且与S等距离，因此S1、S2 是相干光源，且相位相同；S1、S2 之间的距离是d ，到屏的距离是D。同方向、同频率、有恒定初位相差的两个单色光源所发出的两列光波的叠加。SGnull一、干涉图样的计算1、P点的干涉条纹强度null2、光程差D的计算光程差：null3、干涉条纹的意义xnull用光程差表示：结论：
1、干涉条纹代表着光程差的等值线。
2、相邻两个干涉条纹之间其光程差变化量为一个波长l，位相差变化2p。在同一条纹上的任意一点到两个光源的光程差是恒定的。null4、干涉条纹的间隔定义：两条相干光线的夹角为相干光束的会聚角，用w表示。null5、干涉条纹间隔与波长x0白条纹白条纹白光条纹null二、两个点源在空间形成的干涉场null在三维空间中，干涉结果：等光程差面等光程差面与屏幕的交线等光程差面是一组以m为参数的回转双曲面族局部位置条纹null干涉条纹的特点干涉条纹是一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。中央为零级明纹，上下对称，明暗相间，均匀排列。
干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。
当D、λ一定时，e与d成反比，d越小，条纹分辨越清。
λ1与λ2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。
m1λ1=m2λ2null①光源S位置改变：
S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；
S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。e=Dλ/d讨论 （1）波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化null②双缝间距d改变：
当d增大时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。
当d 减小时，e增大，条纹变稀疏。举例：若屏幕距双缝的距离为D = 800mm，人眼对钠光（λ= 589.3nm）最敏感，能够分辨到e=0.065 mm ，则null③双缝与屏幕间距D改变：
当D 减小时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。
当D 增大时，e增大，条纹变稀疏。④入射光波长改变：
当λ增大时，Δx增大，条纹变疏；
当λ减小时，Δx减小，条纹变密。null若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。对于不同的光波，若满足m1λ1=m2λ2，出现干涉条纹的重叠。null（2）介质对干涉条纹的影响①在S1后加透明介质薄膜，干涉条纹如何变化？零级明纹上移至点P，屏上所有干涉条纹同时向上平移。
移过条纹数目Δk=(n-1)t/λ
条纹移动距离 OP=Δk·e
若S2后加透明介质薄膜，干涉条纹下移。nullnull杨氏双缝干涉的应用
测量波长
测量薄膜的厚度和折射率
长度的测量微小改变量null例1、求光波的波长在杨氏双缝干涉实验中，已知双缝间距为0.60mm，缝和屏相距1.50m，测得条纹间距为1.50mm，求入射光的波长。解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式
e=Dλ/d
可以得到光波的波长为
λ=e·d/D
代入数据，得
λ=1.50×10-3×0.60×10-3/1.50
=6.00×10-7m
=600nmnull当双缝干涉装置的一条狭缝S1后面盖上折射率为n=1.58的云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了9个条纹间距，已知波长λ=550nm，求云母片的厚度。例2、根据条纹移动求缝后所放介质片的厚度null解：没有盖云母片时，零级明条纹在O点；
当S1缝后盖上云母片后，光线1的光程增大。
由于零级明条纹所对应的光程差为零，所以这时零级明条纹只有上移才能使光程差为零。
依题意，S1缝盖上云母片后，零级明条纹由O点移动原来的第九级明条纹位置P点，
当x<
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