大学物理_光的干涉

光 学 概 述一.光的机械微粒学说(17世纪--18世纪末)代表：牛顿

v水 v空气

对立面：惠更斯--波动说

v水 v空气 v水 v空气

分歧的焦点：光在水中的速度 1850年佛科(Foucauld)测定

微粒说开始瓦解

二.光的机械波动说(19世纪初--后半世纪)

二.光的机械波动说(19世纪初--后半世纪) 英国人托马斯.杨(T.Young)和法国人菲涅尔 (A.T.Fresnel)通过干涉、衍射、偏振等实验证明 了光的波动性及光的横波性。 性质：弹性机械波，在机械以太中传播。 三.光的电磁说(19世纪的后半期---) 19世纪后半期Maxwell建立电磁理论，提出了 光的电磁性，1887年赫兹用实验证实。 性质：电磁波在电磁以太中传播 四.光的量子说(20世纪初---) 电磁波动说在解释“热幅射实验”及“光 电效应”等实验遇到困难。

1900年普朗克提出了“热幅射量子理论”, 爱因斯坦提出了光子理论，将光看成一束粒子 “山重水复疑无路，柳暗花明又一村” 流与电磁波动说相抗衡

二者各自统治着自已的领域。1924年法国人德布罗意(De.Broglie)大胆 提出了“物质波”的概念，尔后薛定谔、海森 伯等人创建了量子力学，又将二者统一起来。 光是一个复杂的客体，它的本性只能通过它 的表现来确定。它的某些方面象波而另一方面 象微粒(波粒二象性)。但它既不是经典的波， 也不是经典的微粒，也不是二者的混合体。

从20世纪50年代起，出现了“相干光学”、 “纤维光学”、“全息光学与全息技术”….它是既年轻又古老的科学，也是现代技术的基础 光学的发展仍可用“方兴未艾，前途无量”来形

分类： 容1)几何光学--研究光的直线传播及光学仪器的 制造； 2)波动光学--研究光的波动性； 3)量子光学--研究光与物质的相互作用。

复习 波的干涉1. 相干条件

同频率、同振动方向、相位差恒定2. 相长与相消干涉条件 加强 2k (2k 1) 减弱

第14章 光的干涉14.1 相干光及其获得

14.2 光程 光程差14.3 分割波面法产生的光的干涉

14.4 分割振幅法产生的光的干涉14.5 迈克尔逊干涉仪 * 14.6 干涉条纹的可见度

时间相干性与空间相干性

14.1 相干光及其获得一.光矢量、光强度 二.光源、热光源的特点 三.光波的叠加 相干叠加与非相干叠加 四.相干光：同频率、同振动方向、相位 差恒定 五.相干光的获得 1)分波阵面法 2)分振幅法

14.2 光程一.问题的提出 二.光程

光程差

ni ri

三.干涉加强与干涉减弱的条件 k 明 ( k 1, 2, ) 2k 明 (2k 1) 暗 (2k 1) 暗2

四.透镜的等光程性

在光路中引入透镜不产生附加

的光程差

14.3 分割波面法产生的光的干涉一.杨氏双缝干涉明暗纹位置

D k k 0,1, 2 (明) 2a x (2k 1) D k 1, 2, (暗) 4a

干涉条纹的间距

x D /(2a )二. 菲涅尔双面镜

S1

r1

x PO

2aS2

r2

三. 洛埃镜实验

D

例1:双缝干涉中，双缝间距d=0.5mm,双缝至 屏的距离为 D=25cm,若光源是由波长 为 400nm 和600nm 的两种单色光组成，则： 1.干涉条纹间距分别为多少？ 2.距中央明纹多远处两种光线的亮纹第一次重 合，各为第几级？解：1.

D x d

2. 第一次 重合

k2 2 k1 1

k1 k2 1

例2:双缝干涉中，入射光波长为 ,双缝至屏 的距离为D,在一缝后放一厚为b的透明薄膜， 此时中央明纹处仍为明纹，求该明纹的干涉级 解： X S1 nb

nb b k k ( n 1)

r1

P

( n 1)b dS2D

r2 OO

x

b

例3:在杨氏双缝实验中，当作如下调节时，观察屏上的干涉条纹将如何变化并说明理由 1). 2a 不变，D 减小；

2).单色光源S 变成复色缝光源 ；

D x 2a2a

3).用一云母片盖住任一个缝 ； x k D 明 4).整个双缝实验装置放入水中

复习： 14-1,2,3 预习： 14-4 作业： 练习十二

例3:在杨氏双缝实验中， 当作如下调节时，观察屏 并说明理由 1).2a 不变，D 减小；S1

r1

x Pr2

上的干涉条纹将如何变化 2aS2

O

D

D x 2).单色光源S 变成复色缝光源 ； 2a3).用一云母片盖住任一个缝； 4).整个双缝实验装置放入水中

D x明 k 2a

第14章 光的干涉14.1 相干光及其获得

14.2 光程 光程差14.3 分割波面法产生的光的干涉

14.4 分割振幅法产生的光的干涉14.5 迈克尔逊干涉仪 * 14.6 干涉条纹的可见度

时间相干性与空间相干性

14.1 相干光及其获得一.光矢量、光强度 二.光源、热光源的特点 三.光波的叠加 相干叠加与非相干叠加 四.相干光：同频率、同振动方向、相位 差恒定 五.相干光的获得 1)分波阵面法 2)分振幅法