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光的干涉
光的干涉
光 ： 具有一 定波长的电磁波
可 见 光 ： 4000 ~7600
= (E2-E1)/h
E1
E2
能级跃迁辐射
波列
波列长L = c
光的单色性：单色光 复色光
光源有热光源和冷光源之分，热光源发光原理如下：
1 光与光源
2 光的相干条件
频率相同
光的相干条件： 振动方向相同
周相相同或周相差恒定
思考：为什么只有同一光源同一点发出的光才能满足干涉条件？？
S2
S1
S
L
E
杨氏双缝实验装置与干涉图样
实验装置如图所示。从实验屏上可见：
6 S1、S2是从S的同一波阵面分出的两束相干光-----------分波阵面法
1 干涉条纹与狭缝平行且彼此等间距
2 干涉条纹以P0点为对称点而明暗相间且P0处为一明条纹称为中央明条纹
3 如用不同单色光作实验各明暗条纹的间距不同
波长短 条纹密 如紫光
波长长 条纹稀 如红光
4 如用白光则在P0处为白色条纹，在其它位置由于不同单色光的明暗条纹位置
不同，故形成由紫而红的彩色条纹
5 可以把S1、 S2看作是一对光源，叫相
干光源。
二、菲涅耳双镜实验
三、洛埃镜实验
S
S2
S1
S1
S
半波损条件：
1 反射
2 光疏---光密的反射
定量计算
x
p
·
D
r1
r2



0
x
x0
x
I
x
2a
单色光垂直入射 （ D >> 2a）
波程差：
明纹
暗纹
其中 k = 0 、1、2…
条纹间距：
掌握：
条纹级次的对应关系及含义
真空中 ：
介质n中：
光在同一段时间内，在媒质中传播d路程，则在真空中可传播nd的路程。
定义光程L：媒质折射率n和光在媒质中传播的距离d的乘积nd
L = nd
光程是光的等效真空路程，在相位改变相同或传播时间相等的条件下，光在媒质中传播的路程d等效于光在真空中传播的路程nd。
证明：在媒质中光传播X所需时间为： t=x/v=nx/c
在这段时间内，光可在真空中传播： x’=ct=cnx/c=nx
光程与光程差
p

S1
S2
r1
r2
d
n
·
[例]如图，在S2P间插入折射率为n、厚度为d的媒质。求：光由S1、S2到P的光程差、相位差 和干涉条件 。
解：1、光程差为：
δ=[( r – d ) + n d] - r =( n - 1) d
2、两光到达P点的时间分别为:
3、由干涉条件
可见：如两相干光在不同媒质中传播时，对干涉起决定作用的将是光
程差，而不是几何路程差.
二. 透镜的等光程性
使用透镜不会产生附加光程差
c
S
a
c
b
·
F
A
B
C
a
b
c
·
·
S
·
·
F
F
A
B
C
a
b
. 栅
光栅------由大量等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件。
可分为透射光栅、反射光栅两大类
反射光栅
d
d
透射光栅
光栅常数 d = a + b , 其中a为缝宽，b为刻痕宽度（可达数万条/mm ）
从光强曲线可见：
中央明条纹最宽，其他明纹的宽度是中央明纹宽度的一半，
中央明条纹最亮，随着条纹级次的升高，条纹亮度减弱。为什么？？
/a
-( /a)
2( /a)
-2( /a)
sin
0.047
0.017
1
I / I0
0
相对光强曲线
0.047
0.017
光强曲线
波长对条纹宽度的影响 ：波长越长，条纹宽度越宽
缝宽变化对条纹的影响 ：缝宽越小，条纹宽度越宽
几何光学是波动光学在 /a 0时的极限情形。
-----直线传播
光栅衍射
o
P
f
缝平面G
观察屏
透镜L


d sin
d

实验装置如图示，平行单色光垂直入射。屏上将出现光栅衍射条纹。
光栅衍射图样是光在缝内部的衍射以及缝与缝之间干涉的总结果。
两缝
明
暗
介与明暗之间
多缝
明
暗
暗
先不考虑缝内部的衍射，只考虑缝之间的干涉，有：
k = 0 ，1 ，2 ，3 … ---------光栅公式
光栅衍射的结果，在一片黑暗的背景中，形成若干条主极大明条纹，这些明条纹细窄而明亮，且狭缝数越多，条纹越细窄越明亮。
干涉明纹
衍射暗纹
考虑到缝内的衍射，若下面两式同时满足，将出现缺级现象。
思考： 1 光栅衍射条纹是什么样的？
2 各级次条纹怎么分布的？
3 第n级缺级是指k=n

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