1、第十二章,光的波动性,光波,光矢量,1 光波,一.光波 电磁波,光强：,可见光,二.可见光,常用单色光源,三.相干光,1.干涉现象,有些区域振动始终加强，有些区域振动始终减弱的现象。,实质是光矢量的相干叠加。,2.相干条件,频率、 振动方向相同，位相差恒定,3.获取： 发光的微观解释： 原子跃迁，发射光波，为列状，数量级：c m ，位相 振动方 向各不相同，无干涉现象。 获取方法：分振幅、分波阵面。,分振幅法,2 双缝干涉,一.杨氏双缝干涉实验,1.装置与图像,2.明暗条件 见图：,x,r1,r2,干涉屏幕上某点：,E1= E cos（t1+） E2 = E cos（t2+） E = E1 +
2、 E2,当位相差,=（t2 +）（t1 +） = （t2 - t1）,=2（r2 - r1）/ c = 2/（r2 r1）=,2k k= 0，1,2,3, ,(2k+1) k= 0 , 1,2,3,E 为最大与最小，上式称为干涉的明暗条件。,x,r = r 2 r1,设双缝间距为2a，缝与屏距离为D，干涉位置为x，,2a,D,则有r = 2a sin,r,2a D,sinx/D,明纹位置：,暗纹位置：,r =,k,波程差,明暗条件：,三.讨论1.条纹宽度：相邻干涉极大（极小）的间距。,x,2. 条纹形状：以中央明纹（x = 0）为对称，明暗相间、等宽度的直条纹。,k = 0,k = 1,k =
3、 -1,k = 2,k = -2,k = 0,k = 0,k = 1,k = -1,k = 2,k = -2,3. k 的意义：干涉级次，规定：暗纹，k = 0 为第一级。,4.应用：求。由x可求。,三.洛埃镜1.装置 见图,S为虚光源，实质是入射光与反射光的干涉。,平面反射镜,干涉条纹如何 ？,2.半波损失：将屏幕移向平面镜，,在O点为暗条纹。,O,说明什么？,反射时振动方向出现突变，位相变化，相当于多走半个波长。称为反射时的半波损失。,何时出现半波损失？ 光疏到光密反射.,3 光程 光程差,位相差与波程差：,=2（r2 - r1）/ c =,若一条光路存在介质：,？, = T v,而,所以
4、,光程，意义：介质中的路程折合到真空。,一.光程,例：在杨氏双缝的某一条光路上加一介质片，如图：,e,r2,则S2的光程为：,r2 + (n1) e,二.光程差与位相差,干涉极大和极小的条件 ？,三.透镜对光程的影响,s,s,M,N,光源 s 发出的波阵面如图。,取两条光线,A,B,sMNs 与sABs,实验证明，其几何路程不等，,光程相等。透镜只改变光线方向，,而不改变光程。即对过透镜的各光线不产生附加的光程差。,4 薄膜干涉等倾条纹,一. 等倾干涉,1.装置平行平面薄膜,n2,e,相干光,2.光程差,几何路程的光程差：,i,A,B,C,D,折射角,总光程差：考虑反射,3.干涉图象,明暗条件
5、：,注意k的取值。,干涉明暗与级次由何决定？,由入射角i决定，同一倾角的光线为同一干涉级次，因而称等倾干涉。,图象：明暗相间的同心圆环，间距不等。,k,何时考虑？,等倾干涉条纹,等倾干涉条纹：,图象：与反射光互补，明暗条件相反。,即：反射极大透射极小 反射极小透射极大,例题1.一平行平面肥皂膜，折射率为1.33，厚度为0.32微米，如用白光垂直照射，观察反射光，问肥皂膜成什么颜色？,解：,光程差=？有无/2, i = 0 n1=1,透射光干涉：从能量角度讨论,反射增强，所以有：,呈现黄绿色。,2.例题折射率n2=1.3的油膜覆盖在n3=1.5的玻璃上，现有一波长可以连续调节的光垂直照射到薄膜上
6、，观察到1=5x10-4 mm和2=7x10-4mm这两波长的光在反射中消失，求膜的厚度。,k = k + 1,例题3.在光学仪器透镜表面涂有一层介质膜，求使5500埃的入射光透射最强时，膜的最小厚度。,解：见图：,透射强则反射弱，所以有：,而,= ？,2en,最小厚度，k = 0,增反膜,非平行膜等厚干涉,5 薄膜干涉等厚条纹,劈尖干涉（光线垂直入射）,k,由,1.光程差,2.明暗位置,得,第k级明纹的厚度,第k级暗纹的厚度,一.,3.干涉图象：e相同则k相同（称为等厚干涉），与棱边平行等宽度的直条纹。见图：,条纹宽度：定义同前。见图,等宽度,4.应用,测量微小线度,检查光学平面,2.牛顿环,空气中垂直入射光程差：,明暗位置：,明纹,暗纹,条纹形状为圆环，用半径表示位置：,应用：,测光波波长,检查光学平面,测量平凸透镜的曲率半径,例:折射率为1.4的劈尖在某单色光的垂直照射下，明,n,纹间距为0.25cm，已知波长为700nm，求劈尖顶角。,6.麦克尔逊干涉仪,
