第三章 光的干涉123节VIP免费

§1光源、单色光与相干光§2杨氏双缝干涉§5光程与光程差一．光程二．透镜的等光程性作业：3.13.43.63.16第三章光的干涉光学是一门既古老又年轻的学科古老是指人类在很早就开始研究光现象，年轻是因为光学仍然是前沿学科，根据光学原理发展的新技术仍然层出不穷，特别是二十世纪六十年代激光器的发明。从光学历史发展及研究内容，光学划分为几何光学：以光的直线传播规律为基础，研究反射、折射及研究各种光学仪器的理论。波动光学：以光的波动性为基础,研究光的传播规律。特别是光的干涉、衍射及偏振的规律。量子光学：以光的粒子性及近代量子理论为基础研究光与物质相互作用的规律。第三章光的干涉§1光源、单色光与相干光一．可见光与光源1.可见光光是电磁波，通常意义上的光是指可见光，即能引起人的视觉的电磁波，它的频率范围3.9×1014Hz——8.6×1014Hz真空中的波长范围350nm——770nm不同频率的光给人以不同颜色的感觉赤橙黄绿青蓝紫频率由小到大，波长由大到小2.光源自身能发光的物体普通光源太阳、灯管等，发光的方式有热致发光，如白炽灯,太阳；电致发光，如半导体发光二极管；光致发光，如荧光灯都属于自发辐射，非相干光源激光器属于受激辐射，相干光源二.光的单色性1.单色光与复色光只含有一种频率的光——单色光含有多种频率的光——复色光准单色光：频率很接近的复色光如钠灯发出的光波长范围在589.0nm～589.6nm2.获得单色光的方法普通光源的发出的光一般都是复色光,三棱镜滤光片激光器件三棱镜滤光片当复色光通过三棱镜时，由于不同频率的光在玻璃中的传播速度各不相同，折射率也不同，因此复色光中各种不同频率的光将按不同的折射角分开，这种现象称为色散。通过这种方式，将复色光分成一束束单色光只允许某一频率的光通过，对其它颜色的光吸收，当复色光通过滤光片后，透射光就是所需要的单色光三.光的相干性光既然是电磁波，就会具有波动的一般特征，波的一个重要特征是产生干涉现象，即两列或几列波叠加时能产生强度在空间稳定分布的现象。实际上，不但已观察到了光的干涉现象，而且这种现象在现代科学技术中已经有了广泛的应用里，例如全息照相全息照相。光的干涉现象：当两列相干光相遇时，在相遇空间出现明暗稳定分布的现象p···12r1r2cos22121IIIII)(112212rkrk光干涉的强度分布规律为两束光的光强，不随空间位置而变化21II、为相遇处两束光的位相差，•完全相干光源▲相长干涉（明）,2k2121max2IIIIII(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）,)12(k2121min2IIIIII(k=0,1,2,3…)•非相干光源0cosI=I1+I2cos21212IIIII—非相干叠加，强度分布均匀的cos22121IIIII将随机的变化，在观察时间内，平均光强Ip···12r1r2P点两列光波频率相同，振动方向相同o2-24-4I光强I随位相差Δφ的变化情况如图：cos22121IIIII)(221112rkrk一．干涉条纹衬比度为了描述干涉条纹的清晰程度，常用衬比度来定量描述。其定义为：minmaxminmaxIIIIVmaxI干涉条纹中的最大光强。minI干涉条纹中的最小光强。两束光相干叠加时，光强分布为cos22121IIIII1V其值越大干涉条纹的清晰程度越高minmaxminmaxIIIIV2121max2IIIII2121min2IIIII)(242121IIIIV121212IIII21212)(12IIII0222a1a122aaV2222)1(22)12(aaaaV12IIa令0021II即1)(242121IIIIV121212IIII从上式可以看出，两束光强度越接近，衬比度也越大干涉条纹越清晰，因此观察双光束干涉时，总设法使他们的光强尽量相等21212)(12IIII21II当1maxV21II21IIIo2-24-44I1衬比度差(V<1)衬比度好(V=1)IImaxImino2-24-4光既然能产生干涉现象，为什么通常用两个灯管照明，不会发生光的强弱的稳定分布呢？不但如此，在实验室内，使两个单色光源（例如两个钠光灯光源）发的光相遇，也还是观察不到有明暗稳定分布的干涉现象，为什么呢？这要从光源的发光机理说起。四.原子的发...