第08课-干涉2

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1、2012-2013学年 第一学期2012-11-06波的叠加原理的应用 相干光 单一介质中光的干涉 杨氏双缝实验 多介质中光的干涉 光程差 薄膜干涉 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.4 波频率相同，振动方向相同，位相差恒定 例 水波干涉 光波干涉 某些点振动始终加强，另一些点振动始终减弱或完全抵消. (2)干涉现象满足干涉条件的波称相干波.(1)干涉条件5波源振动)cos(111tAy)cos(222tAy)2cos(1111rtAyP)2cos(2222rtAyP点P 的两个分振动干涉现象

2、的定量讨论1s2sP*1r2r6)cos(21tAyyyPPPcos2212221AAAAA12122rr 定值1s2sP*1r2r7cos2212221AAAAA合振幅最大当.3, 2, 1, 02kk 时21maxAAA合振幅最小21minAAA当12 k位相差 决定了合振幅的大小.干涉的位相差条件讨 论8位相差)2()2(1122rr) 12(22221kkrr加强减弱称为波程差（波走过的路程之差）21rr 2221rr则如果 即相干波源S1、S2同位相129 将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉的波程差条件，则有当时（半波长偶数倍）合振幅最大krr2121maxAAA当时（半波长奇数倍）

3、 合振幅最小 2) 12(21krr21minAAA干涉的波程差条件10光的波动性光的波动性: :判判据据干涉现象干涉现象衍射现象衍射现象光波的特点：光波的特点： 波长短波长短390 nm - 760 nm速度高速度高光源在原子内部光源在原子内部11等倾条纹等倾条纹牛顿环牛顿环( (等厚条纹等厚条纹) )测油膜厚度测油膜厚度平晶间空气隙干涉条纹平晶间空气隙干涉条纹12光是一种电磁波平面电磁波方程)(cos0urtEE)(cos0urtHH 光矢量 E 矢量能引起人眼视觉和底片感光，叫做光矢量.001 c 真空中的光速13可见光的范围Hz nm1414103 . 4105 . 7:760400:

4、普通光源的发光机制hE 原子能级及发光跃迁基态激发态nE14P21 普通光源发光特点： 原子发光是断续的 每次发光形成一个短短的波列 各原子各次发光相互独立 各波列互不相干15 获得相干光的原则获得相干光的原则一、普通光源的发光特点一、普通光源的发光特点二、从普通光源中获得相干光的原则二、从普通光源中获得相干光的原则三、分波面法三、分波面法 分振幅法分振幅法16一、普通光源的发光特点一、普通光源的发光特点 随机随机 间歇间歇一个原子两次发光随机一个原子两次发光随机不相干不相干两个原子同时发光两个原子同时发光也不相干也不相干二、从普通光源中获得相干光的原则二、从普通光源中获得相干光的原则 从一个

5、原子一次发光中获得从一个原子一次发光中获得装置的基本特征装置的基本特征先分光先分光 然后再相遇然后再相遇17 分波面法：分波面法：从一次发光的波面上取出几从一次发光的波面上取出几部分部分再相遇再相遇S21SS21SS 、满足相干条件满足相干条件 分振幅法：分振幅法：一支光线中分出两部分一支光线中分出两部分再相遇再相遇相相遇遇区区分束装置分束装置衍射衍射薄膜薄膜上表面上表面下表面下表面12分束分束相遇相遇18杨杨(T.Young)在在1801年年首先首先发现光的干涉发现光的干涉现象，并首次测量了现象，并首次测量了光波的波长。光波的波长。19实 验 装 置ooB1s2ssrx1r2rDdpkDxd

6、r加强, 2 , 1 , 0k2) 12(k 减弱202) 12(kdD暗纹dDkx 明纹,2, 1 ,0kpooB1s2ssrx1r2rDd21讨论条纹间距 ) 1(kdDx明、暗条纹的位置白光照射时，出现彩色条纹2) 12(kdD暗纹dDkx 明纹,2, 1 ,0k22(1) 一定时，若 变化, 则 将怎样变化？Dd、x23(2) 一定时,条纹间距 与 的关系如何？xdD、24白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红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25劳埃德镜 半波损失 ：光由光速较大的介质射向光速较小的介质时，反射光位相突变 .1sPM2sdDPL26SS

7、1S2双棱镜双棱镜 Dd27M1M2S1S2S 28杨氏双缝花样杨氏双缝花样 双棱镜花样双棱镜花样劳埃镜花样劳埃镜花样29思考：思考：如图装置如图装置 试画出相干光路图试画出相干光路图 并写出光程差并写出光程差把透镜从光心切成两节把透镜从光心切成两节 则成为则成为类似于双缝的干涉装置类似于双缝的干涉装置缝宽缝宽h答案答案fD8 hd2 Sf2f8o观察屏观察屏Lf1030例2 如图 离湖面 h=0.5 m处有一电磁波接收器位于 C ，当一射电星从地平面渐渐升起时， 接收器断续地检测到一系列极大值 . 已知射电星所发射的电磁波的波长为20.0 cm,求第一次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成的

8、角度.AChB21231解 计算波程差BCACr22)2cos1 ( ACsinhAC AChB2122)2cos1 (sinhr极大时kr 32hk4) 12(sinh4arcsin174550410020arcsin21.-m m 1k取 2/ 考虑半波损失时，附加波程差取 均可，符号不同， 取值不同，对问题实质无影响.k注意AChB212333.33.3 光的非单色性光的非单色性 相干长度相干长度1.理想的单色光理想的单色光 、 2.准单色光准单色光 谱线宽度谱线宽度 准单色光准单色光：在某个在某个中心波长（频率）中心波长（频率）附附近有一定近有一定波长（频率）范围波长（频率）范围的光的