光的干涉課件第1頁，課件共31頁，創作于2023年2月1．理解相干疊加和不相干疊加的區別和聯系;2．理解光的相干條件和光的干涉定義;3．理解干涉條紋的可見度，以及空間相干性和時間相干性對干涉條紋可見度的影響;4．掌握相位差和光程差之間的關系;5．掌握分波面干涉裝置的干涉光強分布的基本規律，即干涉條紋的間距和條紋的形狀等;第一章教學目標第2頁，課件共31頁，創作于2023年2月6．掌握分振幅等傾干涉的條紋待征和光強分布及其應用;7．掌握分振幅等厚干涉的條紋待征和光強分布及其應用;8．掌握邁克耳孫干涉儀和法布里—珀羅干涉儀的基本原理及其應用.第3頁，課件共31頁，創作于2023年2月1.11.電磁波

根據麥克斯韋理論：變化的電場與變化的磁場互相激發形成電磁波.

H

E

§1.1

波動的獨立性、疊加性和相干性一、光的電磁理論第4頁，課件共31頁，創作于2023年2月2.平面電磁波的性質

(1)

電磁波是電場強度與磁場強度的矢量波

(ref.附錄1.2)E

z

H或

B

第5頁，課件共31頁，創作于2023年2月(2)橫波

(3)

真空中波速:

介質中波速:

麥克斯韋：光是特定波段的電磁波！第6頁，課件共31頁，創作于2023年2月3.光矢量（光波的振動矢量）用電場強度矢量表示

定義：折射率

對非鐵磁性介質

4.光的強度（光強度、光強）用平均能流密度表示

（A為電場強度振幅）：一般僅表示相對光強度第7頁，課件共31頁，創作于2023年2月5.電磁波譜長波波段：波動性顯著短波波段：粒子性顯著光波波段：波粒二象性顯著第8頁，課件共31頁，創作于2023年2月3900?

紫7600?

紅可見光：引起人視覺的那部分電磁波。光源：發射光波的物體。波長范圍：(390~760)nm

(7.5~4.1)×1014

Hz390

—

435

—

450—

492

—

577

—

597

—

622

—760

nm

紫

藍

青

綠

黃

橙

紅6.光波波譜明視覺國際標準（1971）第9頁，課件共31頁，創作于2023年2月二.機械波的獨立性和疊加性

當幾個波源產生的波在介質中相遇時，可以互不相干地通過介質，保持各自原有的頻率、波長、振動方向等特性，就象沒有遇到其它波一樣——獨立性在相遇區域內，介質質點的合位移是各波在該處單獨引起的分位移的矢量和——疊加性（波動方程是線性的，振動強度較弱時介質對振動的響應也是線性的，故遵循線性疊加原理）第10頁，課件共31頁，創作于2023年2月兩列波頻率相等，在觀察時間內波動不中斷，且在相遇處振動方向幾乎沿著同一直線。它們疊加后產生的合振動在某些點加強,

某些點減弱的現象叫做干涉。三.干涉現象是波動的特性

干涉：干涉現象波動性干涉圖樣：干涉時產生的合振動強度在空間的分布圖象。為何平時不常看到光的干涉圖樣？第11頁，課件共31頁，創作于2023年2月四.相干與不相干疊加

1.空間某點處兩列光波的疊加

p

·

·

·

1

2

r1

r2

第12頁，課件共31頁，創作于2023年2月1

2

A

A1

A2

t>>T(10-15s)，t為觀測時間，T為光振動周期

第13頁，課件共31頁，創作于2023年2月討論：1.若相位差隨時間作無規則變化，即隨機取遍0到2π間所有值，則有：結論：非相干疊加，I為兩振動強度之和。結論：相干疊加，I隨相位差有規律地變化。2.若相位差不隨時間變化，即與t無關，則有:第14頁，課件共31頁，創作于2023年2月相干疊加合強度的變化規律：此時為干涉加強（相長）此時為干涉減弱（相消）a.若b.

若c.

若為其他任意值時第15頁，課件共31頁，創作于2023年2月3.N（≥2）列同頻率、同振幅、同振動方向光波的疊加：第16頁，課件共31頁，創作于2023年2月§1.2

由單色波疊加所形成的干涉圖樣

一.相位差和光程差

p

·

·

·

s1

s2

r1

r2

S1點：

S2點：

P點：

第17頁，課件共31頁，創作于2023年2月定義：光程物理意義：

光波在折射率為

n

的介質中傳播

r

路程，等效于在真空中傳播了

nr

的路程（時間相同）．光程差：物理意義：

光波在不同（或相同）介質中傳播光程的差別，等效于光波在真空中傳播路程的差別。相位差為相位差為第18頁，課件共31頁，創作于2023年2月下面考慮01=02，n1=n2≈1的情況，相位差為:二.干涉圖樣的形成

干涉強度表達式:1、干涉條件——明暗條紋形成條件:亮條紋：第19頁，課件共31頁，創作于2023年2月暗條紋：(j=0，±1，±2，···)(j=0，±1，±2，···)第20頁，課件共31頁，創作于2023年2月

如果S1和S2發出的波向一切方向傳播，并且光波是在空氣中傳播n≈1，δ≈

r2－r1，則光強相同的空間各點的位置滿足條件

由上式可知，這些點的位置是在以S1和S2連線為軸的雙葉旋轉雙曲面上。第21頁，課件共31頁，創作于2023年2月雙葉旋轉雙曲面第22頁，課件共31頁，創作于2023年2月2、某一屏上的雙曲線條紋頂點的位置：P0dr0S1S2θPr1r2ryr2－r1P1第23頁，課件共31頁，創作于2023年2月明條紋：暗條紋：3、條紋間距——相鄰級數的亮紋（或暗紋）

y值之差：第24頁，課件共31頁，創作于2023年2月4.總結：i.明紋位置ii.暗紋位置iii.明（暗）條紋頂點間距第25頁，課件共31頁，創作于2023年2月iv.光強分布一系列近乎平行、等間距、明暗相間的條紋v.條紋特點：第26頁，課件共31頁，創作于2023年2月vi.白光（或其他非單色光）入射時,非零級干涉條紋帶有各種顏色，j

較大時有光譜重疊現象第27頁，課件共31頁，創作于2023年2月例題（習題1－3）

折射率為1.5的玻璃片插入楊氏實驗的一束光路中，光屏上原來第5級亮條紋所在的位置變為中央亮條紋，試求插入的玻璃片的厚度。已知光波波長為6×10－7m。第28頁，課件共31頁，創作于2023年2月dr0S1S2θPP0r1r2rh第5級亮條紋位置變成中央亮條紋求玻璃片的厚度為多少？第29頁，課件共31頁，創作于2023年2月解：在玻璃片插入前，光