大学物理专题三光干涉.pptx

二二 基本思想与方法基本思想与方法干涉点的光强度：干涉点的光强度：干涉相长：干涉相长：干涉相消：干涉相消：相干叠加的反映相干叠加的反映光程差光程差用光程差表示的干涉加强用光程差表示的干涉加强/减弱条件：减弱条件：第第1页页/共共19页页分析光的干涉现象所遵循的一般分析光的干涉现象所遵循的一般思路思路：1)了解干涉原理，熟悉光路图了解干涉原理，熟悉光路图2)计算由光源到场点的光程、光程差（计算由光源到场点的光程、光程差（注意考虑半波损失注意考虑半波损失）3)代入公式代入公式干涉相长干涉相长干涉相消干涉相消4)根据计算结果分析明暗条纹的分布情况根据计算结果分析明暗条纹的分布情况第第2页页/共共19页页分波阵面法分波阵面法分振幅法分振幅法举例举例杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉薄膜干涉薄膜干涉干涉原理干涉原理等厚干涉等厚干涉等倾干涉等倾干涉劈尖劈尖牛顿环牛顿环光程差光程差（明暗条件）（明暗条件）条纹特点条纹特点 dA2112123r1r2 xxDdo三三 常见的干涉现象常见的干涉现象第第3页页/共共19页页与几种干涉有关的公式与几种干涉有关的公式杨氏双缝干涉相邻明杨氏双缝干涉相邻明(暗暗)条纹间距条纹间距:劈尖劈尖:qnhekek+1L相邻明相邻明(暗暗)条纹间距条纹间距:相邻明相邻明(暗暗)厚度差厚度差:olR牛顿环牛顿环:第第k k个个明明环半径环半径第第k k个个暗环半径暗环半径r 越大条纹越密越大条纹越密 越大，干涉条纹愈密。越大，干涉条纹愈密。第第4页页/共共19页页三，三，常见的干涉常见的干涉迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪M2M1EG2G1S22 11 半透半反膜半透半反膜利用分振幅法使两个相互垂直的平面镜形成一特等效的空气薄膜利用分振幅法使两个相互垂直的平面镜形成一特等效的空气薄膜第第5页页/共共19页页四四 课堂讨论课堂讨论1、有有人人认认为为：相相干干叠叠加加服服从从波波的的叠叠加加原原理理，非非相相干干叠叠加加不不服服从从波的叠加原理，对不对？相干叠加与非相干叠加有何区别？波的叠加原理，对不对？相干叠加与非相干叠加有何区别？答答:相干叠加：相干叠加：非相干叠加：非相干叠加：不对。相干与非相干在本质上都是波的叠加的结果。所以，非相干叠加同样服从波的叠加原理。而干涉现象是波的叠加的一种特殊情况。区别：第第6页页/共共19页页2 2、怎样理解光程的概念？试讨论：、怎样理解光程的概念？试讨论：1)1)光线光线a、b分别从两个同相位的相干点光源分别从两个同相位的相干点光源S1、S2发出，试讨论：发出，试讨论：A为为S1、S2 连线中垂线上的一点，在连线中垂线上的一点，在S1与与A之间插入厚度为之间插入厚度为e，折射率为折射率为n的玻璃片的玻璃片，如下图如下图（1）a、b两光线在两光线在A点的光程差点的光程差及相位差及相位差为何？分析为何？分析A点干涉情况点干涉情况。S2*S1Aabn干涉相消干涉相消解解:干涉相长干涉相长第第7页页/共共19页页*S1S2abcp光轴光轴2)如下图如下图（2）,a、b、c三束光与透镜主光轴平行，当三束光与透镜主光轴平行，当a、c两束两束光经透镜后相遇于光经透镜后相遇于P点时，光程差点时，光程差=？P点是亮还是暗点是亮还是暗？光线经过透镜没有附加光程差光线经过透镜没有附加光程差解解:第第8页页/共共19页页入射光从光疏介质进入光密介质时，将在反射面上产生入射光从光疏介质进入光密介质时，将在反射面上产生半波损失。半波损失。3 3、如如图图所所示示的的双双缝缝干干涉涉装装置置中中，观观察察屏屏上上的的P P点点处处原原为为明明条条纹纹。若若将将缝缝 盖盖住住，并并在在 与与 连连线线的的垂垂直直平平分分面面处处置置一一反反射射镜镜M M，试分析此时试分析此时P P点处干涉情况。点处干涉情况。PM解解:P P点是明纹：点是明纹：放放M M后，附加半个波长的光程差。后，附加半个波长的光程差。洛埃镜实验洛埃镜实验P P点变暗纹点变暗纹第第9页页/共共19页页5、利用光的干涉可检验工件质量。将、利用光的干涉可检验工件质量。将A、B、C三个直径相近的三个直径相近的小球放在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射，所观察小球放在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射，所观察到的干涉条纹如图所示到的干涉条纹如图所示1)1)若已知单色光的波长若已知单色光的波长 ，试求三个小球的直径之差。，试求三个小球的直径之差。ABC解解:等厚干涉条纹等厚干涉条纹同一条纹对应的薄膜厚度相同同一条纹对应的薄膜厚度相同相邻明纹或暗纹之间的厚度差为相邻明纹或暗纹之间的厚度差为第第10页页/共共19页页如图所示，波长为如图所示，波长为 的单色平行光斜入射于双缝上，缝距为：的单色平行光斜入射于双缝上，缝距为：，且双缝与观察屏的距离，且双缝与观察屏的距离 。问：。问：（1 1）明纹位置如何？）明纹位置如何？（2 2）若欲使）若欲使0级明纹移至级明纹移至 点，可在缝点，可在缝 前置一折射率为前置一折射率为n的的 透明薄片，则薄片的厚度透明薄片，则薄片的厚度，第第11页页/共共19页页（1 1）明纹位置如何？）明纹位置如何？O O点附近的明纹间距如何点附近的明纹间距如何?解解:明纹条件：明纹条件：第第12页页/共共19页页（2 2）若欲使）若欲使0 0级明纹移至级明纹移至 点，可在缝点，可在缝 前置一折射率为前置一折射率为n n的的 透明薄片，则薄片的厚度透明薄片，则薄片的厚度光线光线ASAS1 1O O的光程：的光程：A光线光线S S2 2O O的光程：的光程：第第13页页/共共19页页MN1122、波长为、波长为的两束单色相干平行光的两束单色相干平行光1和和2，分别以图示的入射角，分别以图示的入射角和入射在屏幕面和入射在屏幕面MN上，求屏幕上干涉上，求屏幕上干涉 条纹的间距。条纹的间距。解解:考虑相邻两明条纹，考虑相邻两明条纹，条纹中心为条纹中心为A、B，级，级次分别为次分别为k、k+1，A、B两点间距为两点间距为x。AB第第14页页/共共19页页、有一在空气中镀有双层增透膜的玻璃，第一层膜、第二层膜、有一在空气中镀有双层增透膜的玻璃，第一层膜、第二层膜及玻璃的折射率分别及玻璃的折射率分别n1、n2、n3，且知，且知n1n3，今以真空中波，今以真空中波长为长为的单色平行光垂直入射到增透膜上，设三束反射光（只考的单色平行光垂直入射到增透膜上，设三束反射光（只考虑一次反射）虑一次反射）a、b、c在空气中的振幅相等，欲使这三束光相干在空气中的振幅相等，欲使这三束光相干叠加后的总强度为零，求第一层膜和第二层膜的最小厚度叠加后的总强度为零，求第一层膜和第二层膜的最小厚度t1和和t2。解解:abc思路思路第第15页页/共共19页页解解:abcn1n3第第16页页/共共19页页、波长为、波长为6800A的平行光垂直照射到的平行光垂直照射到l0=12cm长的两块玻璃片上，长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接触，另一边被厚为两玻璃片的一边相互接触，另一边被厚为D=0.048mm的纸片隔开。的纸片隔开。试问在这试问在这12cm内呈现多少条暗条纹？内呈现多少条暗条纹？解解:方法方法1:劈尖干涉劈尖干涉暗纹：暗纹：方法方法2:反射光反射光2反射光反射光1D将将 代入代入时，时，暗纹暗纹共有共有142条暗纹条暗纹相邻两暗纹的厚度差为相邻两暗纹的厚度差为第第17页页/共共19页页、如如图图所所示示，一一个个折折射射率率为为 的的平平凸凸透透镜镜，其其球球面面半半径径为为 ，放放在在折折射射率率为为 、的的两两种种平平板板玻玻璃璃上上。平平凸凸透透镜镜与与平平板板玻玻璃璃间间充充满满折折射射率率为为 的的液液体体，且且有有 。今今以以波波长长为为 的单色光正入射，求：等厚干涉明暗条纹的半径的单色光正入射，求：等厚干涉明暗条纹的半径 。R解解:左边：左边：上表面反射时有半波损失上表面反射时有半波损失第第18页页/共共19页页R解解:右边：右边：上下表面反射时都有半波损失上下表面反射时都有半波损失右边：右边：左边：左边：两边明暗纹位置相反两边明暗纹位置相反P P点圆斑点圆斑P P第第19页页/共共19页页