大学物理光学--光的干涉 ppt课件

第10章波动光学光的干涉* ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 ppt课件光是人类以及各种生物生活中不可或缺的要素光的本性是什么？特征：光的直线传播、反射、折射等光是机械振动在一种所谓“以太”的介质中传播的机械波。特征：光的干涉、衍射和偏振等两种不同的学说*ppt课件ppt课件19世纪后半叶，麦克斯韦提出了电磁波理论，证明光是一种电磁波，形成了以电磁波理论为基础的波动光学。迈克尔逊的实验证明：电磁波的传播不需要介质。19世纪末到20世纪初，当人们深入到光与物质的相互作用时，发现光电效应、康普顿散射等现象无法用波动学理论解释，只有从光的粒子性（光子）出发才能说明。即：光具有波粒二象性微粒说在相当长的时期内一直占统治地位。19世纪以来，随着实验技术的提高，光的干涉、衍射和偏振等证明光是一种波动，并且是横波，使光的波动说获得普遍的公认。*ppt课件ppt课件*§10.1光的相干性1、光的电磁理论要点可见光的波长范围400nm—760nm光速光波是电磁波,电磁波在真空中的传播速度1nm=10-9m*ppt课件ppt课件光是原子或分子的运动状态变化时辐射出来的大量处于激发态的原子自发地跃迁到低激发态或基态时就辐射电磁波（光波）。光强I——电磁波的能流密度E是电场强度振幅2、光源*ppt课件ppt课件原子发光的特性对于来自两个光源或同一光源的两部分的光，显然不满足相干条件,叠加时不产生光的强弱在空间稳定分布的干涉现象。间歇性每个原子或分子的辐射是断续的、无规则的，每次发光持续的时间约10-8s,即每次只能发出一个有限长的波列。原子发光后还可以受激发射第二个波列,…多样性独立性每个原子都是一个发光点,各个原子的发光彼此独立，相互间无任何联系。由于微观辐射的这种随机性,来自同一原子或分子先后发出的各波列之间,以及不同原子或分子发出的一系列波列之间,在振动频率、振动方向和相位上没有联系，不满足相干条件。*ppt课件ppt课件3、获得相干光的方法用单色性好的点光源，设法把光分成两部分，然后再叠加。（两部分光是取自同一原子的同一次发光）分波阵面法分振幅法通常采用下面两种方法:*ppt课件ppt课件T.Young§11-2分波阵面干涉——杨氏双缝干涉*ppt课件ppt课件1801年，英国人托马斯.杨成功了一个判别光的性质的关键性实验。在观察屏上有明暗相间的等间距条纹，这只能用光是一种波来解释。杨还由此实验测出了光的波长。相干光源s1,s2从同一波阵面上分出,分波阵面法获得的光干涉*ppt课件ppt课件*纵截面图等间距条纹杨氏双缝干涉*ppt课件ppt课件*1、双缝干涉的干涉条纹x屏上P点是明(加强），是暗（减弱）决定波程差式中k为条纹级次*ppt课件ppt课件明纹中心的位置k=0,1,2,…暗纹中心的位置k=1,2,3,…相邻两明纹或暗纹间的距离结论:（1）杨氏双缝干涉，条纹平行等距，明暗相间，中央是0级明条纹；*ppt课件ppt课件白光的双缝干涉条纹各单色光的0级明纹重合形成中央明纹(白色)各单色光的1级明纹错开形成彩色光谱更高级次的光谱因重叠而模糊不清*ppt课件ppt课件2、观察屏上的光强分布(了解)*ppt课件ppt课件3、洛埃镜实验s1直接射出的光和经平面镜反射的光构成相干光s1,s2是相干光源,等效杨氏的双缝。把屏移到L处，因，L处本应是明纹，但实际是暗纹。说明两相干光在L处有相位差,或有波程差。光从光疏媒质射到光密媒质界面反射时，反射光有半波损失。进一步的实验 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：*ppt课件ppt课件§10.3光程与光程差光在不同介质中传播时，频率不变而波长改变。光在介质中经过路程r时相位改变为nr—光程光在真空中经过路程r时相位改变为问题：能否用真空中的波长去量度介质中的相位改变呢?1、光程真空或空气中，因n=1,nr=r,即光程等于几何程。*ppt课件ppt课件如图：S1、S2是两相干光源2、光程差而它们在P点的相位差为S1到P点的光程为r1则：两相干光源到P点的光程之差为*ppt课件ppt课件3、透镜不引起附加光程差观察干涉、衍射现象时，经常会用到透镜；光路中放入透镜会不会引起附加光程？透镜没有引起附加的光程差*ppt课件ppt课件s1、s2是相干光源，它们发出的光波各经不同媒质和不同几何路程在p点相遇。4、干涉明暗条纹条件用光程差表示p点的明暗用光程差表示为*ppt课件ppt课件例1杨氏双缝的间距为d=0.2mm，双缝与屏的距离为D=1m.若第1级明纹到第4级明纹的距离为7.5mm，求光波波长。解所以*ppt课件ppt课件*例2用云母片（n=1.58）覆盖在杨氏双缝的一条缝上，这时屏上的零级明纹移到原来的第7级明纹处。若光波波长为550nm，求云母片的厚度。插入云母片后，P点为0级明纹解插入云母片前，P点为7级明纹*ppt课件ppt课件§10.4薄膜干涉(分振幅法的光干涉)1、等倾干涉1、2两相干光线到达透镜焦平面上P点的光程差为来自单色面光源一点的入射光线经薄膜上下表面反射的光线1和2构成相干光,这是分振幅法获得的相干光.观察反射光线1和2的干涉结果要使用透镜。*ppt课件ppt课件干涉条纹形状为一组同心圆环。反射干涉环与透射干涉环是互补的。*ppt课件ppt课件2、薄膜干涉的应用一般在玻璃上镀MgF2(n=1.38)如图,反射光干涉相消的条件为在镀膜工艺中，常把ne称为薄膜的光学厚度，镀膜时控制厚度e，使膜的光学厚度等于入射光波长的1/4。*ppt课件ppt课件镀膜的层数一般取15~17层，反射率可达95%以上。*ppt课件ppt课件例3空气中厚度为0.32m的肥皂膜（n=1.33），若白光垂直入射，问肥皂膜呈现什么颜色？解n红外紫外绿色反射光干涉加强的条件：*ppt课件ppt课件例4平面单色光垂直照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖在玻璃板上。当光波波长连续变化时，观察到500nm与700nm两波长的光反射消失。油膜的折射率为1.30，玻璃的折射率为1.50，求油膜的厚度。解因油膜上下表面反射的光均有半波损失,因而半波损失抵消.*ppt课件ppt课件3、等厚干涉薄膜干涉(续)（1）劈尖干涉媒质层上、下表面反射的光在上表面相遇产生干涉。这是分振幅法获得的光干涉。在媒质厚度为e处，上、下表面反射的光1和2在相遇点的光程差为*ppt课件ppt课件讨论：上式表明：干涉条纹是一组平行棱边的直线。*ppt课件ppt课件3）相邻两明或两暗纹的间距*ppt课件ppt课件②检查工件表面的平整情况今在反射光的干涉花样中观察到20条明纹,且右边缘是一条明纹。求薄膜的厚度e劈尖干涉的应用①测量薄膜的厚度或细丝的直径如图,要测量不透明薄膜的厚度,将其磨成劈尖形,上盖一块平玻璃,使玻璃与薄膜间形成一空气劈尖,单色光垂直照射利用等厚干涉条纹可以检查精密加工工件表面的平整情况.*ppt课件ppt课件因为是等厚干涉,工件表面平,条纹平行等距,现条纹有局部弯向劈棱,说明工件在相应位置有微小凹陷。同一条纹对应相同厚度的空气膜。具体做法是:在工件上放一光学透明平玻璃片,并使其间形成一空气劈尖,如图.b为条纹间距，a为条纹弯曲的深度。*ppt课件ppt课件例5夹角为810-5rad的玻璃劈尖放在空气中。用波长589nm的单色光垂直照射时，测得干涉条纹的间距为2.4mm，求玻璃的折射率。解*ppt课件ppt课件（2）牛顿环在平板玻璃上放一半径为R的平凸透镜就构成牛顿环装置。单色平行光垂直照射时,在透镜的凹面上可看到反射光形成的干涉条纹。在空气层厚度为e处,反射光的光程差为半波损失发生在空气层下表面反射的光。*ppt课件ppt课件讨论：2）各级干涉圆环的半径明环半径k=1,2,3,…暗环半径k=0,1,2,…条纹级次k由环中心向外递增。*ppt课件ppt课件随着干涉环级数增加，干涉条纹会越来越密。3）利用牛顿环装置可方便地测定波长或透镜的曲率半径*ppt课件ppt课件例6平凸透镜与平板玻璃之间有一小的气隙e0，求反射光形成的牛顿环各级暗环的半径。设所用平凸透镜的曲率半径为R.解在空气层厚度为(e+e0)处,上下表面反射光的光程差为由以上两式解得讨论:*ppt课件ppt课件例7用钠灯（=589.3nm）观察牛顿环，看到第k级暗环的半径为4mm，第k+5级暗环半径为6mm，求所用平凸透镜的曲率半径R.解*ppt课件ppt课件迈克尔逊干涉仪测量精度可达0.1微米*ppt课件ppt课件迈克尔逊干涉仪的光路图*ppt课件ppt课件*ppt课件ppt课件迈克尔逊—莫雷实验（1881年）的否定结果是相对论的实验基础之一。迈克尔逊干涉仪可用于测长度、测折射率。*ppt课件ppt课件例题当把折射率n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂时，如果产生了7.0条条纹的移动，求薄膜的厚度。（已知钠光的波长=589.3nm）解*ppt课件ppt课件****