资源简介

(共32张PPT)
B、相干性：
光的干涉
光的衍射
一、干涉基本要求
1．理解获得相干光的基本方法（波阵面分割法，振幅分割法） ，掌握光程的概念；
2．会分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置和条件；
3．了解迈克耳孙干涉仪的工作原理。
1．杨氏双缝干涉（波阵面分割法）
得：明纹位置
暗纹位置
条纹间距
二、基本内容
近似
明纹
2．杨氏双缝干涉中，若有下列变动，干涉条纹将如何变化
（1）把整个装置浸入水中此时波长为 ，则条纹变密
（2）在缝S2处慢慢插入一块楔形玻璃片，
图示由于S2到O点的光程逐渐增加，因此S1到屏和S2到屏两束光线相遇处的光程差为零的位置向下移动。
即整个干涉条纹向下移动。
（3）把缝隙S2遮住，并在两缝垂直平面上放一平面反射镜
（4）两缝宽度稍有不等
干涉条纹位置不变，但干涉减弱不为零（暗），整个条纹对比度下降，不够清晰。
此时两束光的干涉如图所示， 由于S1光线在平面镜反射且有半波损失 ，因此干涉条纹仅在O点上方，且明暗条纹位置与原来相反。
由于两束光频率不同，不相干，无干涉条纹。
（5）分别用红、蓝滤色片各遮住S1和S2
（6）将光源沿平行S1S2连线方向作微小移动
如果光源S有一定宽度，情况又如何？（光的空间相干性）
图示S向下移动，此时 ，于是中央明纹的位置向上移动（为什么？）
P
L
D
C
3
4
E
5
A
1
B
2
F
2．薄膜干涉（振幅分割法）
透射光的光程差
注意：透射光和反射光干涉具有互补 性 ，符合能量守恒定律.
根据具体情况而定
P
L
D
C
3
4
E
5
A
1
B
2
反射光的光程差
5 硅片(n=4)上的二氧化硅(n=1.5)薄膜对由空气中垂直入射的570 nm的黄光反射增强，则该薄膜的厚度至少应是_____________
解
4
n=1.5
（1）劈尖
（ ）
光程差
等厚干涉
所以
（加强明纹）
（减弱暗纹）
相邻两明（暗）条纹处劈尖厚度差
(若 ，则 )
四、计算
若以 光垂直入射，看到七条暗纹，且第七条位于N处，问该膜厚为多少。
1．测量薄膜厚度。图示欲测 定 的厚度，通常将其磨 成图示劈尖状，然后用光的干涉方法测量。
解：由于
则
由暗条纹条件得
已知N处为第七条暗纹，而棱边处对应 的暗纹，所以取 ，得
方法2：劈尖相邻明条（暗条）间的垂直距离为 ，今有七条暗纹，棱边为明条纹，则其厚度
讨论：
如果N处为一明条纹如何计算？
如果N处不出现明、暗条纹，又如何计算。
光的衍射
一、基本要求
1．了解惠更斯—菲涅耳原理
2．掌握单缝夫琅禾费衍射的条纹分布，以及缝宽，波长等对衍射条纹的影响
3．理解光栅衍射方程，会分析光栅常数，光栅缝数N等对条纹的影响
二、基本内容
1．单缝夫琅禾费衍射
（1）半波带法的基本原理
（2）明暗条纹的条件
线宽度
明条纹宽度
2．光学仪器的分辩率
最小分辨角
中央明条宽度：角宽度
（3） 条纹宽度
四、计算
1．单缝衍射，缝宽b=0.5mm， 透镜焦距f=50cm，以白光垂直 入射，观察到屏上 x=1.5mm明纹中心
求：（1）该处光波的波长
（2）此时对应的单缝所在处的波阵面分成的波带数为多少？
解（1）由单缝衍射明纹条件得
（1）
于是有
（2）
由式（1），式（2）得，
处波长为
注意到
在可见光范围内，满足上式的光波：
可允许在屏上x=1.5mm处的明纹为波长600nm的第二级衍射和波长为420nm的第三级衍射
（2）此时单缝可分成的波带数分别是
讨论：当单缝平行于透镜（屏）上下微小平移时，屏上的条纹位置是否也随之移动.
位置不变！为什么？
同时成立时，衍射光第 级缺级且
3．衍射光栅
（1）光栅衍射=单缝衍射+缝间干涉
（2）光栅方程
（3）缺级条件，当
1．由下列光强分布曲线，回答下列问题
（1）各图分别表示几缝衍射
（2）入射波长相同，哪一个图对应的缝最宽
（3）各图的 等于多少？有哪些缺级
图（a）
单缝衍射
缝最宽
(因为 ）
图（a）双缝衍射
……缺级
中央明纹中有3个主极大
图（b）
缺级
中央明纹中有7个主极大
图（c）
2．双缝干涉实验中，缝距 ，缝宽 ，即双缝（N=2）的衍射，透镜焦距f=2.0m，求当 光垂直入射时，
（1）条纹的间距
（2）单缝中央亮纹范围内的明纹数目（为什么要讨论这一问题？）
解：分析
双缝干涉却又受到每一缝（单缝）衍射的制约，成为一个双缝衍射，(图示衍射图样)
（1）由 得明纹中心位置
故
条纹间距
注意到
（2）欲求在单缝中央明纹范围内有多少条明纹，首先确定单缝衍射中央明纹所张的最大角度 。
单缝中央明纹的边缘对应于一级暗纹。由暗纹条件，可知
设与单缝一级暗纹对应的双缝明纹的级次为kmax，则有
k= 5处会出现缺级现象。
所以，在单缝中央明级范围内可以看到9条明纹(-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4)
于是可得
故看起来似乎可以看到2 5+1=11条（包括零级明条）的明条纹。但是因为
第九周
周一上课（量子）
周四答疑
第十周
周三晚考试

展开更多......

收起↑