干涉-清华大学讲座.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,*,第一节,光源的发光特性,第二节,双缝干涉,第三节 其他分波面干涉实验(自学),第四节 空间相干性,第五节 时间相干性,第六节 光程,第七节 薄膜干涉(一),等厚条纹,第八节 薄膜干涉（二）,等倾条纹,第九节 迈克耳逊干涉仪,弹流油膜厚度的测量,录像片,一.光 源,光源的最基本发光单元是分子、原子,=,(,E,2,-E,1,),/h,E,1,E,2,能级跃迁辐射,波列,波列长,L=,c,1.普通光源：自发辐射,独立,(不同,原子发的光),独立,(同一原子先后发的光),第一节,光源的发光特性,2.激光光源：受激辐射,=(,E,2,-E,1,)/h,E,1,E,2,完全一样,(频率,位相,振动方向,传播方向),二.光的相干性,1.两列光波的叠加(,只讨论电振动,),p,1,2,r,1,r,2,P:,1,2,E,0,E,10,E,20,非相干光源,I=I,1,+,I,2,非相干叠加,相干光源,相长干涉（明）,(,k,=0,1,2,3),相消干涉（暗）,(,k,=0,1,2,3),干涉图,I,I,max,I,min,o,2,-2,4,-4,I,o,2,-2,4,-4,4,I,1,衬比度差 (,V,，,D d,(,d,10,-4,m,D,m,),相位差：,双缝干涉条纹,第二节 双缝干涉,p,r,1,r,2,x,x,0,x,I,x,x,D,d,o,波程差：,亮纹,暗纹,条纹间距,(1)一系列平行的明暗相间的条纹；,(3)中间级次低；,亮纹:,k,，,k,=1,2,3(,整数级),暗纹:,(2,k,+1)/2 (,半整数级),(4),条纹特点,：,(2),不太大时条纹等间距；,某条纹级次=该条纹相应的(,r,2,-r,1,)/,二.光强公式,若,I,1,=,I,2,=,I,0,则,光强曲线,I,0,2,-2,4,-4,k,0,1,2,-1,-2,4,I,0,x,0,x,1,x,2,x,-2,x,-1,sin,0,/,d,-,/,d,-2,/,d,2,/,d,第三节 其他分波面干涉实验,(自学),返回,一.空间相干性的概念,光源宽度对干涉条纹衬比度的影响,设光源宽度为,b,B,D,I,非相干叠加,+1,L,0,N,0,M,0,L,b,/2,d,/2,L,M,N,S,1,S,2,x,I,合成光强,0,N,x,+1,L,0,M,0,L,-1,N,=D,/d,第四节 空间相干性,二.极限宽度,当光源,宽度,b,等于某个,宽度,b,0,时，干涉条,设,B,d,和,b,d,o,D,B,+1,L,r,2,r,1,r,1,r,2,单色光源,b,0,/,2,x,L,x/,2,(一级亮纹),纹刚好消失，,b,0,称为,光源的极限宽度,。,(,B,b,0,d,),光源的极限宽度,时，才能观察到干涉条纹。,三.相干间隔和相干孔径角,1.相干间隔,若,b,和,B,一定，则要得到干涉条纹，必须,相干间隔,2.相干孔径角,S,1,S,2,b,0,d,0,B,相干孔径角,由 和,有,0,小,b,0,大,在,b,n,),分振幅干涉,A:1、2,的光程差,肥皂膜干涉,平晶干涉,第七节 薄膜干涉(一),等厚条纹,明纹：,暗纹：,同一厚度,e,对应同一级条纹,等厚条纹,L,e,e,k,e,k,+1,亮纹,暗纹,条纹间距,又,等厚条纹,二、牛顿环,o,.,S,分束镜,M,显微镜,e,r,R,平晶,平凸透镜,暗环,o,牛顿环,装置简图,平凸透镜,平晶,光程差：,(,1),(,k,=0,1,2,),(,2),第,k,个,暗环半径,暗环：,牛顿环,三.等厚条纹的应用,1.劈尖的应用,测波长：,已知,、,n,，,测,L,可得,测折射率：,已知,、,，,测,L,可得,n,测细小直径、厚度、微小变化,h,待测块规,标准块规,平晶,测表面不平度,等厚条纹,待测工件,平晶,测微小位移,可动,固定,2.牛顿环的应用,测透镜球面的半径,R,：,已知,测,m、,r,k,+m,、,r,k,，,可,得,R,。,测波长,：,已知,R，,测出,m,、,r,k,+m,、,r,k,，,可,得,。,检验透镜球表面质量,标准验规,待测透镜,暗纹,返回,第八节 薄膜干涉(二),等倾条纹,一.点光源照明时的干涉条纹分析,L,f,P,o,r,环,B,e,n,n,n n,i,r,A,C,D,2,1,S,i,i,i,光束1、2的光程差：,得,或,亮纹,暗纹,倾角,i,相同的光线对应同一条干涉条纹,等倾条纹,。,形状:,条纹特点:,一系列同心圆环,r,环,=,f,tg,i,条纹间隔分布:,内疏外密,条纹级次分布:,e,一定时,，,波长对条纹的影响,膜厚变化时,条纹的移动：,等倾条纹,二.面光源照明时，干涉条纹的分析,i,P,i,f,o,r,环,e,n,n,n n,面光源,只要入射角,i,相同，都将汇聚在同一个干涉环上（非相干叠加）,三.应用：,增透(射)膜和增反射膜,（自学书,P130,例2）,相机和硅片,返回,一.仪器结构、光路,迈克耳逊干涉仪,第九节 迈克耳逊干涉仪,二.工作原理,光束2和1发生干涉,若,M,1,、,M,2,平行,等倾条纹,若,M,1,、,M,2,有小夹角,若,M,1,平移,d,时，,M,1,2,2,1,1,S,半透半反膜,M,2,M,1,G,1,G,2,E,等厚条纹,干涉条移过,N,条，,则有：,等倾条纹,等厚条纹,二.工作原理,光束2和1发生干涉,若,M,1,、,M,2,平行,等倾条纹,若,M,1,、,M,2,有小夹角,若,M,1,平移,d,时，,M,1,2,2,1,1,S,半透半反膜,M,2,M,1,G,1,G,2,E,等厚条纹,干涉条移过,N,条，,则有：,等倾条纹,白光干涉条纹,微小位移测量,测折射率,用迈克尔逊干涉仪测折射率,全息照相,三.应用:,返回,白光全息照片,应用:弹流油膜厚度的测量,