光的干涉由单色波叠加所形成的干涉图样.pptx

1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 托马斯托马斯杨杨实验结果：等间距的明暗交替的条纹。实验结果：等间距的明暗交替的条纹。2 一、波的方程与光程一、波的方程与光程1 1波的方程波的方程 SPr 波源波源S：波源波源S的振动传播到的振动传播到P点，点，P点也引起振动，振动方程为：点也引起振动，振动方程为：P点振动的初相点振动的初相1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 3 2 2光程光程P点振动的初相点振动的初相光程定义为：光程定义为：SPr 介质折射率与光的几何路程之积介质折射率与光的几何路程之积物理意义物理意义：将将光在介质中通过的几何路程折算到真空中的光在介质中通过的几何路程折算到真空中的 路程路程,便于统一用真空中的波长便于统一用真空中的波长来表示相位差来表示相位差.4 有了光程有了光程 ，P点振动写为点振动写为1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 SPr 5 二、相位差与光程差二、相位差与光程差s1 s2 r0 dPP0 r1 r2 y两个振源在两个振源在P点各自引起的振动用光程写为：点各自引起的振动用光程写为：1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 光源光源S1:光源光源S2:6 两个振源在两个振源在P点各自引起的振动的位相差写为：点各自引起的振动的位相差写为：若在观察时间内若在观察时间内 保持不变，则两个振源保持不变，则两个振源是相干的。特别地，若是相干的。特别地，若 ，则位相差取，则位相差取决于光程差。有决于光程差。有1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 光程差光程差:三、干涉图的形成三、干涉图的形成在在P点，按照两个振动的合成，有点，按照两个振动的合成，有也即光程差满足：也即光程差满足：1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 设两相干光源满足设两相干光源满足，n2=n1=n=1 1.干涉图样的形成：干涉图样的形成：（1）干涉相长：）干涉相长：即即即：光程差等于半波长偶数倍的那些即：光程差等于半波长偶数倍的那些P点，两波叠加后点，两波叠加后的强度为最大值。的强度为最大值。1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学（2）干涉相消：即：光程差等于半波长奇数倍的那些即：光程差等于半波长奇数倍的那些P点，两波叠加后点，两波叠加后的强度为最小值。的强度为最小值。即即j称为干涉级次，注意称为干涉级次，注意j从零从零取起！取起！1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 而满足而满足的轨迹是以的轨迹是以S1和和S2连线为回转对称轴的连线为回转对称轴的双叶旋转双曲面双叶旋转双曲面。这些。这些双曲面是一系列等强度面，平行于双曲面是一系列等强度面，平行于S1和和S2连线的平面和双曲面连线的平面和双曲面的交线是一系列等强度的双曲线。这就是所谓的干涉图，或称的交线是一系列等强度的双曲线。这就是所谓的干涉图，或称干涉花样。干涉花样。若两波向一切方向传播，则强度相同的空间各点的几何若两波向一切方向传播，则强度相同的空间各点的几何位置，满足如下条件位置，满足如下条件空间轨迹空间轨迹平面投影平面投影1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 不同位置的干涉图不同位置的干涉图（1 1）横向位置）横向位置 （2 2）纵向位置）纵向位置 （3 3）倾斜位置）倾斜位置S1 S2（横向）（横向）（倾斜）（倾斜）纵向纵向四、横向近似直线干涉条纹的位置及间隔四、横向近似直线干涉条纹的位置及间隔1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 S1S2PP0r1r2r0CydEr0 d 很小很小d 10-4m，r0 100 mS1S2PP0r1r2r0CydE1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样 光学光学 两光波在两光波在P P点的光程差为：点的光程差为：故：故：作作S1C S2P，又因为，又因为r0 d 相位差：相位差：明暗条纹的条件明暗条纹的条件相长条件相长条件(k=0,1,2,.)相消条件相消条件 (k=1,2,3.)光程差为半波长偶数倍时，光程差为半波长偶数倍时，P P点处干涉加强，点处干涉加强，亮纹亮纹 光程差为半波长奇数倍时，光程差为半波长奇数倍时，P P点处干涉减弱，点处干涉减弱，暗纹暗纹 明暗纹位置：明暗纹位置：明条纹中心位置明条纹中心位置：暗条纹中心位置暗条纹中心位置：k 称为条纹级数，式中的称为条纹级数，式中的号表明干涉条纹在点号表明干涉条纹在点P0的两边对的两边对称分布，称分布，k=0,谓之中央明纹。谓之中央明纹。两相邻明（暗）纹间距：两相邻明（暗）纹间距：（4）白光照明，除中央亮纹外，其余各级亮纹带有颜色，白光照明，除中央亮纹外，其余各级亮纹带有颜色，且内紫外红。且内紫外红。k=-1k=2k=1k=0k=3五、干涉图样的五大特征：五、干涉图样的五大特征：条纹的间距条纹的间距条纹的间距条纹的间距 （1 1）亮条纹等强度，等间距；亮条纹等强度，等间距；亮条纹等强度，等间距；亮条纹等强度，等间距；（2 2）一定，一定，一定，一定，；（3 3）、d d一定，一定，一定，一定，。提供测量波长的途径；。提供测量波长的途径；。提供测量波长的途径；。提供测量波长的途径；（5 5）干涉图样的强度记录了相位差的信息。）干涉图样的强度记录了相位差的信息。）干涉图样的强度记录了相位差的信息。）干涉图样的强度记录了相位差的信息。另外，如果另外，如果 0102，干涉图样的形状，干涉图样的形状和规律将保持不变，只不过在光屏上和规律将保持不变，只不过在光屏上条纹将整体向上或向下有一些移动。条纹将整体向上或向下有一些移动。