6分波前干涉.ppt

114-6 分波前干涉分波前干涉一、杨氏干涉一、杨氏干涉1.实验装置实验装置明条纹位置明条纹位置明条纹位置明条纹位置明条纹位置明条纹位置22.实验结果分析实验结果分析由图知由图知 =r2r1 干涉项干涉项 cos 2/P P点亮条纹条件点亮条纹条件 即即 P P点暗条纹条件点暗条纹条件 即即 3用用x表示亮暗条纹位置，由图知表示亮暗条纹位置，由图知将两式相减，得将两式相减，得 因因2a、x 都很小，近似有都很小，近似有r2+r1=2D，上式变为上式变为 2D=4ax,即即 将此式代入亮暗纹条件得将此式代入亮暗纹条件得 亮纹中心位置亮纹中心位置 暗纹中心位置暗纹中心位置 4 k 干涉级数干涉级数 k=0 时时，x=0 中央明条纹（零级亮条纹）。中央明条纹（零级亮条纹）。k=1，2，分别称为一级、二级分别称为一级、二级.亮条纹。亮条纹。表示条纹在中央亮条纹两侧对称分布。表示条纹在中央亮条纹两侧对称分布。k=1，2，分别称为一级、二级分别称为一级、二级.暗条纹。暗条纹。屏幕上的干涉图样是关于屏幕上的干涉图样是关于 O O 点对称的明暗点对称的明暗相间的条纹。相间的条纹。k k 的取值为条纹的级数的取值为条纹的级数。暗条纹暗条纹。0 1 2 3 4 5-5-4-3-2-1杨氏干涉条纹是等间距的，相邻亮杨氏干涉条纹是等间距的，相邻亮（或暗）条纹间距都为（或暗）条纹间距都为5若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。杨氏干涉可用于测量波长，是光的波动性的实验依据。杨氏干涉可用于测量波长，是光的波动性的实验依据。*二、对干涉条纹可见度的分析二、对干涉条纹可见度的分析1.干涉条纹的可见度（也称衬比度或对比度）干涉条纹的可见度（也称衬比度或对比度）Imin=0时时,清晰度为最高清晰度为最高,V=1 Imax=Imin 时时,干涉条纹消失干涉条纹消失,V=0 定义定义 x，可见对于复色光，零级明纹仍为白色，但是，可见对于复色光，零级明纹仍为白色，但是x0时明条纹有色散，内侧紫，外侧红；时明条纹有色散，内侧紫，外侧红；62.空间相干性空间相干性狭缝间距对干涉条纹的可见度有很大的影响，这可狭缝间距对干涉条纹的可见度有很大的影响，这可用用光场的空间相干性光场的空间相干性来描述。来描述。光源上边缘到光源上边缘到P点的光程差点的光程差由于由于a、b远小于远小于R，所以，所以即即所以所以由零级亮纹条件由零级亮纹条件，即即=0时时，得得 9可见度不为零的光程差的可见度不为零的光程差的上限，是波列长度上限，是波列长度l0，于是，于是 这表示，这表示，波列长度波列长度l0与光源波长范围与光源波长范围成反比，光源成反比，光源的单色性越好，波长范围就越小，波列就越长，光场的单色性越好，波长范围就越小，波列就越长，光场的时间相干性就越好的时间相干性就越好。例例 1:在杨氏实验中，双缝间距为在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长为，使用波长为540 nm的光观测。的光观测。(1)要使光屏要使光屏C上条纹间距为上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双缝，光屏应离双缝多远？多远？(2)若用折射率为若用折射率为1.5、厚度为、厚度为9.0 m的薄玻璃片遮盖狭缝的薄玻璃片遮盖狭缝S2，光屏上干涉条纹将发生什么变化？，光屏上干涉条纹将发生什么变化？解解:由式由式得得10 S2遮盖时，中央亮纹在遮盖时，中央亮纹在x=0处，遮后光程差为处，遮后光程差为 =(nh+r2h)r1=h(n1)+(r2r1)=h(n1)+中央亮条纹应满足中央亮条纹应满足=0的条件，于是得的条件，于是得 遮盖后中央亮纹位置为遮盖后中央亮纹位置为 这表示干涉条纹整体向下平移了这表示干涉条纹整体向下平移了10mm10mm。11例例 2:在杨氏实验中双缝的间距为在杨氏实验中双缝的间距为0.20 mm，光屏与，光屏与狭缝的距离为狭缝的距离为50 cm,测得光屏上相邻亮条纹的间距测得光屏上相邻亮条纹的间距为为1.5 mm。求光波的波长。求光波的波长。解解:由式由式得得(1)(1)明纹间距分别为明纹间距分别为(2)(2)双缝间距双缝间距 d 为为双双缝缝干干涉涉实实验验中中，用用钠钠光光灯灯作作单单色色光光源源，其其波波长长为为589.3 nm，屏与双缝的距离，屏与双缝的距离 D=600 mm例例求求(1)(1)d=1.0 mm 和和 d=10 mm，两种情况相邻明纹，两种情况相邻明纹间距分别为多大间距分别为多大？(2)(2)若相邻条纹的最小分辨距离若相邻条纹的最小分辨距离为为 0.065 mm，能分清干涉条纹的双缝间距，能分清干涉条纹的双缝间距 d 最大最大是多少？是多少？解解杨氏双逢实验中杨氏双逢实验中 d=0.5mm ，屏幕与缝相距，屏幕与缝相距25 cm 。已知。已知光源是由波长光源是由波长 400 nm 和和 600 nm 的两种单色光组成。的两种单色光组成。解解求求例例距中央明条纹多远处，两种光源的明条纹第一次重叠距中央明条纹多远处，两种光源的明条纹第一次重叠?各各为第几级为第几级?对于紫光，第对于紫光，第 k1 级干涉明纹距中央级干涉明纹距中央明纹明纹对于黄光，第对于黄光，第 k2 级干涉明纹距中央明级干涉明纹距中央明纹纹如果它们重合，则如果它们重合，则、明纹第一次重叠时明纹第一次重叠时用用折折射射率率 n=1.58 的的很很薄薄的的云云母母片片覆覆盖盖在在双双缝缝实实验验中中的的一一条条缝缝上上，这这时时屏屏上上的的第第七七级级亮亮条条纹纹移移到到原原来来的的零零级级亮亮条条纹纹的的位位置置上上。如如果果入入射射光光波波长长为为 550 nm。无无云云母母片片时时，零零级级亮亮纹纹在在屏屏上上P点点，加加上上云云母母片片后，到达后，到达P点的两光束的光程差为点的两光束的光程差为当当 P 点为第点为第七七级明纹位置时级明纹位置时 例例求求此云母片的厚度是多少？此云母片的厚度是多少？解解 设云母片厚度为设云母片厚度为d。