突破量大，相干条件：①频率相同 ②振动方向相同 ③相位差恒定

光的干涉


光学的发展可分为三个阶段：几何光学、波动光学和量子光学，波动光学和量子光学又统称为物理光学。现代光学的发展已经有许多分支：激光物理、集成光学、傅立叶光学、纤维光学和非线性光学等。


下面介绍波动光学中最基本的现象：光的干涉、光的衍射和光的偏振现象。

在学习本章时建议先复习机械波的干涉等内容！






光的干涉


一、光源：

能发出光波（电磁波）的物体称为光源。根据其发光机理不同可把光源分为许多种。

可见光的波长范围为400nm~760nm


二、相干光及其获得：

在两列波相遇的区域内，某些点的振动始终加强，某些点的振动始终减弱的现象-------称为干涉现象。对于可见光的干涉就会出现明暗条纹-------干涉条纹。


相干条件：

①频率相同 ②振动方向相同 ③相位差恒定







相应的波------相干光波 相应的光源------相干光源

相干光的获得：

分波阵面法-------杨氏双缝干涉

分振幅法----------薄膜干涉


光的干涉


三、光的干涉条件：

相干光源S1、S2发出的光波在空间P点相遇，两列波在P点的干涉本质上是两个同方向、同频率的电磁简谐振动的叠加。






定量分析：


光的干涉






光的干涉






光的干涉


如两列光波在不同介质中传播，

则有


其中 nr 称为光程，在介质 n 中传播距离 r 引起的相位差等效于在真空中传播 nr 距离引起的相位差。






光的干涉


杨氏双缝干涉：






光的干涉


讨论：

1.如果用白光照射，将产生彩色光谱；

2.洛埃镜、菲涅尔双镜等与杨氏实验相同，用虚光源代替双缝，注意公式中 D 的含义。

3.注意半波损失现象：当光线从n小到n大再反射时（入射角接近900或00），相位有61552;突变，相当于光程差改变61548;/2


4.有关条纹的移动：

由干涉理论，每移动一个条纹，其光程差改变一个波长






光的干涉


薄膜干涉：

入射光在薄膜表面上由于折射和反射而分成两束光，最后由薄膜上、下表面两反射光相干而形成的结果。






光的干涉


作业：

16-2

16-3

16-5

16-6（500nm改为600nm)






光的干涉


薄膜干涉：

单色平行光垂直入射在薄膜表面上，由于折射和反射而分成两束光，最后由薄膜上、下表面两反射光在薄膜上表面附近相干而形成的结果，干涉条纹定域在薄膜上表面附近。






光的干涉


一、等倾干涉：（薄膜厚度相同，不同入射角对应不同的条纹，垂直入射时只有一个条纹）


用单色光源照射厚度均匀的薄膜时，薄膜上、下表面的反射光在无穷远处形成等倾干涉条纹，如果用透镜来观察，条纹出现在透镜的焦平面上。






光的干涉






光的干涉


分析书上例16.3

具体应用有：

增透膜、增反膜






光的干涉


二、等厚干涉：（薄膜厚度不同，不同厚度对应不同条纹）

1.劈尖干涉：介质劈尖、空气劈尖


单色平行光垂直入射，经劈形薄膜上、下表面反射的两光线在薄膜上表面附近相干，干涉条纹定域在薄膜上表面附近。






光的干涉


2.牛顿环：

在平板玻璃和平凸透镜之间形成的环状劈形空气层，单色平行光垂直入射，在空气层上、下表面反射的光在透镜下表面附近相遇发生干涉。






光的干涉


三、干涉现象的应用：

1.测量细丝直径、小角度：


2.校正量规、检查工件表面质量







光的干涉


3.迈克尔孙干涉仪：






光的干涉


四、时间相干性、空间相干性：


分析习题16.12


作业：

16-9

16-10

16-15

16-19