第1章,光的干涉习题课.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,一、光的相干叠加理论,式中,为两,相干光束在场点的相位差,讨论：,1,、,=2k,k=0,1,2,I=I,max,干涉极大；,2,、,=,(2k,1),k=0,1,2,I=,I,min,干涉极小；,3,、,II,1,+I,2,多出项为干涉项，,随空间位置,(d,2,-d,1,),而变，与时间无关。,相干叠加,光强公式：,二、杨氏干涉装置,1,装置结构,D,屏幕,单孔屏,双孔屏,a,d,P,时，光强取得极大值,I=4I,0,K,为,明条纹,干涉级次,。,形成,明,条纹。,2,讨论,(,令,I,1,=I,2,),：,明条纹位置：,、,D,、,d,变化时，零级条纹中心的位置不变,。,即,时，光强取得极小值,I=0,形成,暗,条纹。,K,为,暗条纹,干涉级次,。,暗条纹位置：,屏幕上,相邻,两个明条纹（或暗条纹）中心之间线距离，称为条纹间距：,3):,条纹间距,可见，屏幕上的条纹间距与波长成正比，与,D,成正比，与双缝间距,d,成反比。,三、等倾干涉,具有相同倾角的光线,会聚在无穷远处,(,或焦平面上,),的同一条干涉条纹上，,条纹的形状为,具有相同倾角的点的轨迹,等倾干涉,明条纹中心,满足,(1),光源是扩展光源，所有,i,相同的光线会聚于同一条，因此条纹更亮（定域条纹）。,(2),光程差公式：,当光线垂直入射时,当 时,当 时,强调：半波损失的判断,明纹,暗纹,（一）劈 尖,四、等厚干涉,2,2,l,+,=,nd,劈尖干涉,（明纹）,（暗纹）,讨论,1,）劈尖,为暗纹,.,3,）条纹间距,b,（明纹或暗纹）,2,）相邻明纹（暗纹）间的厚度差,劈尖干涉,2,）测膜厚,1,）干涉膨胀仪,劈尖干涉的应用,空气,3,）检验光学元件表面的平整度,4,）测细丝的直径,五、牛顿环,由一块平板玻璃和一平凸透镜组成,光程差,暗环半径,明环半径,测量透镜的曲率半径,屏幕中心满足,两边微分,d,每减少,/2,：,视场中心内陷一个条纹，视场内条纹向中心收缩，条纹变稀疏,d,每增加,/2,：,视场中心外冒一个条纹，视场内条纹向外扩张，条纹略变稠密,六、迈克耳孙干涉仪,透射光光强分布：,七、,法布里,珀罗干涉仪,透射光强,习题,1.,如图所示，,S,1,和,S,2,为空气中两个同相的相干点光源。,S,1,P=S,2,P,。相干光束,1,和,2,分别穿过折射率为,n,1,和,n,2,、厚度为,t,的透明薄片，两光束在,P,点的光程差是多少？,S,1,S,2,t,n,1,n,2,t,P,习题,2.,求杨氏实验中下列情况下零级明纹的位置。设双缝间距为,d,，缝距屏为,D,：,（,1,）波长为,的单色平面波以倾角（入射线与缝法线间夹角）入射到双缝上；,（,2,）从点光源到两缝,S,1,、,S,2,的距离分别为,R,1,、,R,2,（,R,1,R,2,）；,（,3,）在下缝后放一折射率为,n,、厚度为,l,的透明介质薄片。,习题,3.,一块玻璃片上滴一油滴，当油滴展开成油膜时，在单色光（,=600.0nm,）正入射下，从反射光中观察油膜所形成的干涉条纹。油折射率,n,1,=1.20,，玻璃折射率,n,2,=1.50,，试问：,（,1,）油滴外围（最薄的）区域对应于亮区还是暗区？,（,2,）如总共可看到,5,个明纹，且中心为明纹，问中心点油膜厚,h,为多少？,（,3,）油膜继续展开，条纹将怎样变化？,解,：,（,1,）因油膜上下两表面的反射光均有半波损失，故反射光的光程差,=2n,1,e,。油滴外围区,e-0,，,-0,，所以是亮区。,（,2,）因由中心点到边缘共有,4,个条纹间距，所以：,（,3,）油膜继续展开，条纹将向中心收缩，条纹数目减少，且条纹间距变大。当最大膜厚,e/2n,1,时，整个油膜将成为一片亮区。,习题,4.,双缝干涉实验装置如图所示，双缝与屏之间的距离,D=120cm,，两缝之间的距离,d=0.50mm,，用小长,=500nm,的单色光垂直照射双缝。,（,1,）求原点,O,上方的第五级明条纹的坐标,x,。,（,2,）如呆用厚度,e=1.0,10,-2,mm,，,折射率,n=1.58,的透明薄膜复盖在图中的,S,1,缝后面，求上述第五级明条纹的坐标,x,。,x,O,S,1,S,2,D,d,习题,5.,在折射率,n=1.50,的玻璃上，镀上,n=1.35,的秀明介质,薄膜。入射光波垂直于介质膜表面照射，观察反射光的干涉，发现对,1,=600nm,的光波干涉相消，对,2,=700nm,的光波干涉相长。且在,600nm,到,700nm,之间没有别的波长是最大限度相消或相长的情形。求所镀,介质膜的厚度。,作业：,