波动光学讲课ppt课件.pptx（90页）

1、一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利波波 动动 光光 学学.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利 几何光学：几何光学：以光的直线传播规律为基础，以光的直线传播规律为基础， 波动光学：波动光学：研究光的电磁性质和传播规律，研究光的电磁性质和传播规律， 量子光学：量子光学： 以光的量子理论为基础，以光的量子理论为基础，研究各种成象光学仪器的理论。研究各种成象光学仪器的理论。特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。物质相互作用

2、的规律。物质相互作用的规律。研究光与研究光与 波动光学和量子光学，统称为波动光学和量子光学，统称为物理光学物理光学光的本性光的本性 光的电磁理论光的电磁理论波动性波动性：干涉、衍射、偏振干涉、衍射、偏振 光的量子理论光的量子理论粒子性粒子性：黑体辐射、光电效应、康普顿效应黑体辐射、光电效应、康普顿效应.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利光的干涉光的干涉1 光的相干性光的相干性2 双缝干涉双缝干涉3 薄膜干涉薄膜干涉4 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋

3、利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19光的相干性光的相干性一、一、 光的电磁理论光的电磁理论 各色光在真空中的波长各色光在真空中的波长光的颜色光的颜色波长波长(nm)光的颜色光的颜色波长波长(nm)红红760620绿绿580490橙橙620600蓝靛蓝靛490450黄黄600580紫紫450400 当光经过物质时当光经过物质时, 物质中的电子受到光波中的电物质中的电子受到光波中的电场作用比磁场作用强得多场作用比磁场作用强得多,人们把电场人们把电场 E 矢量矢量称为称为光光矢量矢量，E 振动振动称为称为光振动光振动.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职

4、工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19uEHOzxy沿着沿着 z 方向传播的单色平面电磁波可以表示为：方向传播的单色平面电磁波可以表示为：)(cos0uztEEx)(cos0uztHHy式中：式中： 为单色光波的角频率为单色光波的角频率 u 为单色光波在介质中相位的传播速率为单色光波在介质中相位的传播速率 1uucn r折射率为：折射率为：rrc单色光波在单色光波在介质中传播时波长介质中传播时波长为为:nncu.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利二、光的单色性二、光的单色性单色光只含单一频率的光复色

5、光不同频率单色光的混合：白光利用分光镜测量光源的光谱.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19三、三、 光的相干性光的相干性)cos(1101tEE)cos(2202tEE21EEE)cos(21220102202100EEEEE20EI 光强：光强：1. 光波的叠加光波的叠加)cos(0tE020d1tE02010220210dcos12tEEEE02121dcos12tIIIIIS1S2P1r2r

6、式中：式中：干涉项干涉项cos.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-192. 相干叠加相干叠加coscoscos22121IIIII若若 恒定，则干涉项：恒定，则干涉项：(1) 干涉加强干涉加强 2,k2121max2IIIIII(2) 干涉减弱干涉减弱 )12(,k 2121min2IIIIII021III04II 021III0I., ,k3210., ,k3210如果如果如果如果.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-1

7、93. 非相干叠加非相干叠加0cos若若 在时间在时间内等概率地分布在内等概率地分布在0 2, 则干涉项：则干涉项：21III021III02II 如果如果相干条件相干条件4. .相干条件、相干光源相干条件、相干光源(1)频率相同频率相同(2)相位差恒定相位差恒定(3)光矢量振动方向平行光矢量振动方向平行.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19四、四、 普通光源发光机制的特点普通光源发光机制的特点1. 光源光源光波的振源：光波的振源：原子或分子原子或分子.两两大大类类光光源源自发辐射自发辐射受激辐射受激辐射

8、普通光源普通光源激光光源激光光源(1) 热辐射热辐射 (2) 电致发光电致发光 (3) 光致发光光致发光 (4) 化学发光化学发光 .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-192. 普通光源发光的两个特点普通光源发光的两个特点 (1) 间歇性：间歇性： 各原子发光是间歇的各原子发光是间歇的, 平均发光时间平均发光时间 约为约为10-810-11s，所发出的是一段长为所发出的是一段长为 L= c的光波列的光波列.波列波列波列长波列长 L = c(2) 随机性随机性: 每次发光是随机的，所发出各波列的振动方向和振动

9、初每次发光是随机的，所发出各波列的振动方向和振动初相位都不相同相位都不相同.结论：结论：自发辐射过程所发出的光自发辐射过程所发出的光不是不是相干光相干光.独立（同一原子先后发的光）独立（不同原子发的光）.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-193. 受激辐射和光的放大受激辐射和光的放大 1917年，爱因斯坦为了导出普朗克黑体辐射公式，从理年，爱因斯坦为了导出普朗克黑体辐射公式，从理论上预言了原子发生论上预言了原子发生“受激辐射受激辐射”的可能性的可能性.E2E1hhh诱发光子诱发光子诱发光子诱发光子受激辐射光

10、子受激辐射光子12EEh结论：结论：受激辐射过程所发出的光受激辐射过程所发出的光是是相干光相干光.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-194. 相干光的相干光的获得获得方法方法(1) 分波前法（分波前法（分波面干涉法分波面干涉法） 当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时，当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时，由该平面由该平面(即波前即波前)上分离出两部分上分离出两部分.(2) 分振幅法（分振幅法（分振幅干涉法分振幅干涉法） 利用透明薄膜的上下两个表面对入射光进行反射，产生利用透明薄膜的上下两

11、个表面对入射光进行反射，产生的两束反射光的两束反射光.123.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利5.光程光程在S1后加透明介质薄膜，干涉条纹如何变化？r2r1OPxdS2S1.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利1. 1. 光程光程真空中：真空中： rab2bar 介质中：介质中：abnr 介质介质2bar 介质中波长介质中波长 真空中波长真空中波长为方便计算光经过不同介质时引起的相差，为方便计算光经过不同介质时引起的相差，引入光程的概念。引入光程的

12、概念。2nr cuTTnn 光在介质中传播路程光在介质中传播路程r r和在真空中传播路程和在真空中传播路程nr 引起的引起的相位差相同相位差相同.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利我们称我们称 nr为与介质中路程为与介质中路程 r相应的相应的光程光程 L光程光程是光的等效真空路程，光在介质中传播的路程是光的等效真空路程，光在介质中传播的路程r等效于光在真空中传播的路程等效于光在真空中传播的路程nr 光通过多种媒质时光通过多种媒质时()i iLnrr r1 1n n1 1r r2 2n n2 2ri rininirnrnn

13、nnn.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利 真空中波长真空中波长例计算图中光通过路程 r1 和 r2 在P点的相差。212rbnbr2121rrnbnS1S2r1r2bP光程差光程差： 21LL相位差：相位差： 典型相位差与光程差：典型相位差与光程差： 2.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利移过条纹数目k=-(n-1)b/ 条纹移动距离kxr2r1OPxdS2S1 21212212rrbnbrrnbk2122rrk2、介质对干涉条纹的影响、介质对干

14、涉条纹的影响1()nbkkk 设无介质时，P为k级明纹设有介质时，P变为k级明纹.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利例 一双缝装置的一个缝为折射率1.40的薄玻璃片遮盖，另一个缝为折射率1.70的薄玻璃片遮盖，在玻璃片插入以后，屏上原来的中央极大所在点，现在为第+5级明纹所占据。假定=480nm，且两玻璃片厚度均为b，求b值。P2n1nO 解：两缝分别为薄玻璃片遮盖后，两束相干光到达O点处的光程差的改变为212111nbnbnn b 由题意21(50)nn b 1062155 4800 108 1081.70 1.40b

15、mmnn .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利3 . 3 . 透镜不会产生附加光程差透镜不会产生附加光程差FacbABCFacbABCFF、F 都是亮点，各光线等光程，在此同相叠加。A、B、C 或 a、b、c都在同相面上。象点是亮点，各光线等光程S acbSSASC FSBS ABnEFDEnCD SCD EFABS.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19 双缝干涉双缝干涉一、一、 杨氏双缝实验杨氏双缝实验（分波面法）（分波面法） 1

16、. 实验装置及现象：实验装置及现象：.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-192. 干涉明暗条纹的位置：干涉明暗条纹的位置：PxSoD1S2Sdx光程差为：光程差为：12rr DxDd , sindtandDxd1r2r12rr .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-1922kDxd,kkDxd2102) 12(光强极小光强极小 （明条纹）（明条纹） dDkxdDkx)21( 光强极大光强极大 （暗条纹（暗条纹）, ,k21

17、0Ik012- -1- -24I0 x0 x1x2x- -2x- -1光强分布光强分布干涉明暗条纹位置干涉明暗条纹位置, ,k210.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利21II 21II I02-24-44I1衬比度不好衬比度不好 ( (V V 1) 1)衬比度好衬比度好 ( (V V = 1)= 1)IImaxImin02-24-4实验中应尽量使双缝宽度相等，使得实验中应尽量使双缝宽度相等，使得3. 条纹衬比度条纹衬比度（对比度，反衬度）（对比度，反衬度）（contrast） minmaxminmaxIIIIV 12I

18、I.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19(1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为：屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为：dDx一系列平行且等间距的明暗相间条纹一系列平行且等间距的明暗相间条纹(3) 当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地 排列着几条彩色条纹排列着几条彩色条纹 讨论讨论(2) 已知已知 d , D 及及x, 可测可测 .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取

19、私利2022-3-19（4）. 影响条纹宽度的因素：影响条纹宽度的因素：dDx(1) 双缝间距双缝间距dx1(2) 光波的波长光波的波长x(3) 屏与缝间距屏与缝间距Dx .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19Dr1r2xP（5）. 在缝后加一薄玻璃片，观察条纹的移动在缝后加一薄玻璃片，观察条纹的移动薄玻璃片薄玻璃片盖住上缝盖住上缝时：时：)(12neerrenrr) 1()(12中央明纹上移中央明纹上移薄玻璃片薄玻璃片盖住下缝盖住下缝时：时：12)(rneerenrr) 1()(12中央明纹下移中央明纹

20、下移0令令12rr 0令令12rr .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19（6）. 上下移动光源时，观察条纹的移动上下移动光源时，观察条纹的移动Dr1r2xP向上移动光源时向上移动光源时:中央明纹下移中央明纹下移Dr1r2xPl1l2)()(1122rlrl)()(1212rrll0向下移动光源时向下移动光源时:中央明纹上移中央明纹上移)()(1122rlrl)()(1212rrll12rr 令令Dr1r2xPl1l2令令012rr .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群

21、众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19用折射率用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上位置上. 如果入射光波长为如果入射光波长为 550 nm.解解: 设云母片厚度为设云母片厚度为 d. 无云母片时无云母片时, 零级亮纹在屏上零级亮纹在屏上 P 点点, 则到则到达达 P 点的两束光的光程差为零点的两束光的光程差为零. 加上云母片后加上云母片后, 到达到达P点的两点的两光束的光程差为光束的光程差为:dn) 1( 当当

22、 P 点为第七级明纹位置时点为第七级明纹位置时 7mm106615811055071736.nd例例:求求: 此云母片的厚度此云母片的厚度.dP.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19二、二、 劳埃德镜劳埃德镜MNO(劳埃德镜实验原理与杨氏双缝干涉相似劳埃德镜实验原理与杨氏双缝干涉相似)接触处接触处, , 屏上屏上O 点点出现暗条纹出现暗条纹 半波损失半波损失 有半波损失有半波损失相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差无半波损失无半波损失21nn 2

23、1nn 透射波没有半波损失透射波没有半波损失1S2S1n2n入射波入射波反射波反射波透射波透射波光疏介质光疏介质光密介质光密介质.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19例例: 杨氏双缝的间距为杨氏双缝的间距为0.2mm，距离屏幕为，距离屏幕为1m. (1) 若第一到同侧第四级明纹距离为若第一到同侧第四级明纹距离为7.5mm, 求入射光波长求入射光波长. (2) 若入射光的波长为若入射光的波长为600nm, 求相邻两明纹的间距求相邻两明纹的间距.解解: 根据根据干涉明条纹位置干涉明条纹位置公式公式 dDxxx

24、14141 , 4mm3m103m102 . 01061337dDx,2, 1 ,0kdDkx31 , 4xDdm1057m14107.51100.233nm005(1)(2).一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19(1) 明纹间距分别为：明纹间距分别为：mm350011089356004.dDxmm0350101089356004.dDx(2) 双缝间距双缝间距 d 为：为：mm4506501089356004.xDd双缝干涉实验中双缝干涉实验中, 用钠光灯作单色光源用钠光灯作单色光源, 其波长为其波长为

25、589.3nm, 屏与双缝的距离屏与双缝的距离 D=600 mm.解解: : 例例:求求: (1) d=1.0mm 和和 d=10mm, 两种情况下相邻明条纹间距？两种情况下相邻明条纹间距？ (2) 若相邻条纹的最小分辨距离为若相邻条纹的最小分辨距离为0.065mm，能分清干涉，能分清干涉 条纹的双缝间距条纹的双缝间距 d 最大是多少？最大是多少？.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19用白光用白光 (400760nm) 作光源观察杨氏双缝干涉作光源观察杨氏双缝干涉. 设缝间距为设缝间距为d, 缝与屏距离为

26、缝与屏距离为 D.kDxd紫红kk ) 1( 11400760400 .k紫红紫解解: 最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光 清晰的可见光谱只有一级清晰的可见光谱只有一级 例例:在在 400 760 nm 范围内范围内, 明纹条件为明纹条件为:求求: 能观察到的清晰可见光谱的级次能观察到的清晰可见光谱的级次.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19M1M2eASDCBLP123薄膜干涉薄膜干涉一、一、 薄膜干涉薄膜干涉（分振幅法）（分振幅法） 1n2n1

27、niri光线光线 2 与光线与光线 3 的光程差：的光程差： ADnBCABn12ireiACADreBCABsintan2sincos由几何关系：由几何关系：rninsinsin21)sinsin(cos212irnnre由折射定律：由折射定律：renrnrecos2)sin1 (cos2222光程差：光程差： i-nne22122sin2.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19干涉减弱，）（干涉加强, 2 , 10212, 2 , 1 222sin222122kkkkinne2sin2222122inn

28、e考虑半波损失考虑半波损失 光程差光程差i-nne22122sin2.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利情况1： n1n2n2n3 无无没有情况3： n1n3 有无有情况4： n1n2n3 无有有产生半波损失的条件：光从光疏介质射向光密介质，即n1n2；半波损失只发生在反射光中；对于三种不同的媒质，两反射光之间有无半波损失的情况如下：n1n2n2n3 无n1n3 有n1n2 n )反射光反射光1空气劈尖空气劈尖n=1反射光反射光1与与 2 的光程差：的光程差： 22 nek2) 12(k明条纹明条纹暗条纹暗条纹讨论讨论(

29、1) 同一厚度同一厚度e对应同一级条纹对应同一级条纹 等厚条纹等厚条纹. 条纹平行于棱条纹平行于棱.rad101054 ： .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19(3) 任何两相邻的明任何两相邻的明(暗暗)条纹中心所对应的劈尖厚度之差为：条纹中心所对应的劈尖厚度之差为：(2) 空气空气劈尖顶点劈尖顶点（劈棱）处是一（劈棱）处是一暗纹暗纹. 两平面交界处两平面交界处 e=0, 2221nkkneee2若为若为空气劈尖空气劈尖, ,两相邻条纹对应的空气层厚度差都等于两相邻条纹对应的空气层厚度差都等于: : b

30、 eekek+1明纹明纹暗纹暗纹nnb2sin2相邻条纹间的距离：相邻条纹间的距离：(5) 测表面不平整度测表面不平整度等厚条纹等厚条纹待测工件待测工件平晶平晶D(4) 可测量小角度可测量小角度、微位移、微位移 x、微小直径、微小直径 D、波长波长等等.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19例例: 有一玻璃劈尖，放在空气中，劈尖夹角有一玻璃劈尖，放在空气中，劈尖夹角 =8 10-6rad. 波长波长 =0.589 m的单色光垂直入射时，测得干涉条纹的宽度为的单色光垂直入射时，测得干涉条纹的宽度为b=2.4m

31、m，求玻璃的折射率，求玻璃的折射率.解：解：nb2bn253. 1104 . 210821089. 5357.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19为了测量一根细的金属丝直径为了测量一根细的金属丝直径D，按图办法形成空气劈尖，按图办法形成空气劈尖，用单色光照射形成等厚干涉条纹，用读数显微镜测出干涉明用单色光照射形成等厚干涉条纹，用读数显微镜测出干涉明条纹的间距，就可以算出条纹的间距，就可以算出D。已知。已知 单色光波长为单色光波长为589.3 nm，测量结果是：金属丝与劈尖顶点距离测量结果是：金属丝与劈尖顶

32、点距离L=28.880 mm，第，第1条条明条纹到第明条纹到第31条明条纹的距离为条明条纹的距离为4.295 mm.解解: 2LDb2bLDmm17143. 030295. 4bmm103589. 02117143. 0880.2823bLD由题知：由题知： 直径：直径： 例例:LDsin求求: 金属丝直径金属丝直径 DDLmm05944. 0.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19例例: 利用劈尖干涉可对工件表面微小缺陷进行检验利用劈尖干涉可对工件表面微小缺陷进行检验. 当波长为当波长为 的单色光垂直入射

33、时，观察到干涉条纹如图的单色光垂直入射时，观察到干涉条纹如图.ab问问: (1)不平处是凸的，还是凹的不平处是凸的，还是凹的? (2)凹凸不平的高度为多少凹凸不平的高度为多少?解解: (1) 等厚干涉，同一条纹上各点对等厚干涉，同一条纹上各点对 应的空气层厚度相等应的空气层厚度相等, 所以不所以不 平处是平处是凸凸的的. 2bah(2)由相似三角形关系得由相似三角形关系得:abh22bah.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19SLAMBT2. 牛顿环牛顿环dCABRrO22d光程差：光程差：22222)(

34、dRddRRrRd2Rrd222222Rr由几何关系：由几何关系：明纹明纹 暗纹暗纹 2222Rr, 3 ,2, 1,22kk,2, 1 ,0,2)12(kk.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19mRrrkmk22明纹, 3 , 2 , 12) 12(kRkrk半径半径 暗纹, 2 , 1 , 0kRkrk讨论讨论:1. 若牛顿环中充有介质若牛顿环中充有介质2. 对透射光牛顿环明、暗环的半径公式与反射光相反对透射光牛顿环明、暗环的半径公式与反射光相反.3. 第第k个个暗环半径暗环半径：krkRk123 :

35、 : 1 : 2 : 3rrr kkr 条纹间距条纹间距 nRkRkrnk2) 12(2) 12(nkRkRrnk.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19(1) 测透镜球面的半径测透镜球面的半径 R 已知已知 , 测测 m、rk+m、rk，可得可得R.(2) 测波长测波长 已知已知R, 测出测出m 、rk+m、rk, 可得可得.(3) 检测透镜的曲率半径误差及其表面平整度检测透镜的曲率半径误差及其表面平整度. 样板样板待测待测透镜透镜条纹条纹 应用应用 牛顿环上平凸透镜缓慢上移而远离牛顿环上平凸透镜缓慢上移

36、而远离平面玻璃时平面玻璃时, 干涉条纹如何变化？干涉条纹如何变化？mRrrkmk22mrrRkmk22mRrrkmk22思考：思考：.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19解：解：例例: 用钠灯（用钠灯（ = 589.3nm）观察牛顿环，看到第）观察牛顿环，看到第 k 条暗环的半条暗环的半径为径为 r = 4mm，第，第 k+5 条暗环半径条暗环半径 r = 6mm，求所用平凸透镜，求所用平凸透镜的曲率半径的曲率半径 R .RkrkRkrk)5(5联立求解：联立求解：4km79. 6R.一是作为领导干部一定

37、要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜上，油膜覆一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜上，油膜覆盖在玻璃板上，所用光源波长可连续变化，观察到盖在玻璃板上，所用光源波长可连续变化，观察到500nm和和700nm这两个波长的光在反射中消失这两个波长的光在反射中消失.油的折射率为油的折射率为1.30,玻璃的折射率为玻璃的折射率为1.50.解解: 根据题意，不需考虑半波损失，暗纹的条件为根据题意，不需考虑半波损失，暗纹的条件为 2) 12(21knd2 1) 1(222knd(nm)10736

38、)500700(3012700500)(222121.nd例例:求求: 油膜的厚度油膜的厚度. .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19*四、等倾干涉四、等倾干涉inne22122sin22sin222122inneE考虑到有半波损失：考虑到有半波损失： ADnBCABn12SieABDCP1n2n13nn Lr相消干涉相长干涉, 2 , 10212, 2 , 1 222sin222122，）（kkkkinne.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少

39、数人谋取私利2022-3-19(1) 等倾干涉条纹等倾干涉条纹为一系列同心圆为一系列同心圆环，内疏外密，内圆纹的级次环，内疏外密，内圆纹的级次比外圆纹的级次高；比外圆纹的级次高； 条纹特点：条纹特点：(2) 膜厚变化时膜厚变化时, ,条纹发生移动。条纹发生移动。当薄膜厚度增大时，圆纹从中当薄膜厚度增大时，圆纹从中心冒出，并向外扩张，条纹变心冒出，并向外扩张，条纹变密。密。 等倾条纹的干涉图样等倾条纹的干涉图样 2sin222122inne.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利牛顿环牛顿环 等倾干涉等倾干涉 干涉干涉图像图像

40、 条纹条纹形状形状 一组一组同心圆环同心圆环，环纹间距环纹间距内疏外密内疏外密，级次随半径增大而级次随半径增大而增大增大 一组一组同心圆环同心圆环，环纹间距环纹间距内疏外密内疏外密，级次随半径增大而级次随半径增大而减小减小 图像图像特点特点 若膜厚若膜厚e增加，级次增增加，级次增大，环纹大，环纹内陷内陷若膜厚若膜厚e增加，级次增增加，级次增大，环纹大，环纹冒出冒出.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利五、五、 迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪（Michelson interferometer） 迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊干涉仪是

41、18831883年美国物理学家迈克尔逊和年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作莫雷合作, ,为研究为研究“以太以太”漂移而设计制造出来的精漂移而设计制造出来的精密光学仪器。密光学仪器。 它是利用它是利用分振幅法分振幅法产生双光束以实现干涉。产生双光束以实现干涉。 迈克尔逊因发明干涉仪和在光速测量方面的成就而迈克尔逊因发明干涉仪和在光速测量方面的成就而获获19071907年诺贝尔奖。年诺贝尔奖。 利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。 .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利1. 1. 原理

42、原理光束光束2和和1发生干涉发生干涉M 122 11 半透半反膜半透半反膜补偿板补偿板反反射射镜镜反射镜反射镜光源光源观测装置观测装置薄膜薄膜SM2M1G1G2E入射光经分光板后分成两条互相垂直的光路入射光经分光板后分成两条互相垂直的光路 光源、两个反射面光源、两个反射面M1、M2和接收器（或观察者）四者在空间完全分开，和接收器（或观察者）四者在空间完全分开，便于在光路中安插其它器件。便于在光路中安插其它器件。 .一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2.2.若若M M 1 1、M M2 2平行平行 等倾条纹等倾条纹2 Nd

43、若若M2移动时，有移动时，有N个条纹陷入中心，则表明个条纹陷入中心，则表明M2相对于相对于M1移近移近了了.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利3.3.若若M M 1 1、M M2 2有小夹角有小夹角 等厚条纹等厚条纹2 Nd.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-194. 应用应用(1) 微小位移测量微小位移测量(3) 测折射率测折射率(2) 测波长测波长2NdNd2十字叉丝十字叉丝等厚条纹等厚条纹20( 以波长以波长 为尺度，可精确到为

44、尺度，可精确到 ) lnM11光路光路1中插入待测介质，中插入待测介质，产生产生若相应移过若相应移过 N 个条纹，则应有个条纹，则应有附加光程差附加光程差: :ln) 1( 2Nln) 1( 2.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19例：例：在迈克耳逊干涉的实验中，若把折射率在迈克耳逊干涉的实验中，若把折射率n = 1.40 的薄膜的薄膜放入仪器的一臂，如果产生了放入仪器的一臂，如果产生了7 条条纹的移动，设入射光的条条纹的移动，设入射光的波长为波长为=589nm，求膜的厚度？，求膜的厚度？解：解：设原两臂

45、的光程分别是设原两臂的光程分别是 l1、l2, 依题意有：依题意有：把折射率是把折射率是 n, 厚度是厚度是d 的薄膜的薄膜放入仪器的一臂中，该臂的光放入仪器的一臂中，该臂的光程是：程是：2l2- 2d+ 2nd，而相应的，而相应的条纹移动了条纹移动了7条条.n d2122llk21(222)2(7)ldndlk21222(1)7llndk75154()2(1)dnmn.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利 相干光的获得相干光的获得分分波波阵阵面面法法分分振振幅幅法法薄膜干涉薄膜干涉杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉洛埃镜干涉洛埃镜

46、干涉等倾干涉等倾干涉等厚干涉等厚干涉牛顿环牛顿环劈尖干涉劈尖干涉增透膜增透膜增反膜增反膜半波损失半波损失迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪正入射正入射厚度均匀厚度均匀.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利本章内容 熟悉熟悉 u双缝干涉双缝干涉：条纹间距：条纹间距u等倾干涉等倾干涉 条纹特点，干涉图样条纹特点，干涉图样u等厚干涉：等厚干涉：劈尖劈尖、牛顿环牛顿环 理解理解 u光程：光程： 真空中真空中波长波长u增透膜，增反膜增透膜，增反膜u迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪了解了解u类双缝干涉类双缝干涉:洛埃镜洛埃镜半波损失半波损失.一

47、是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利 光的衍射（Diffraction of light）.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19一、一、 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理1. 光的衍射现象光的衍射现象光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象. . 衍射现象是否明显取决于衍射现象是否明显取决于障碍物障碍物线度与波长的对比，线度与波长的对比，波长越大，波长越大，障碍物障碍物越小，衍

48、射现象越明显越小，衍射现象越明显.说明说明PKKP.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19刀片边缘的衍射刀片边缘的衍射.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19衍射现象的解释衍射现象的解释(1)惠更斯原理：惠更斯原理： “介质中波动传播到的各点都可以看作是介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络面发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络面就是新的波前就是新的波前.”(2

49、) 惠更斯惠更斯-菲涅耳原理的提出菲涅耳原理的提出优点：优点：定性的解释了衍射现象定性的解释了衍射现象缺点：缺点：没有衍射的定量描述没有衍射的定量描述圆盘衍射圆盘衍射-1818年法国科学院；年法国科学院；对衍射现象作了定量的解释对衍射现象作了定量的解释泊松亮斑；菲涅耳斑；阿喇戈斑泊松亮斑；菲涅耳斑；阿喇戈斑.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-192. 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理 同一波面上的各点发出的都是相干子波同一波面上的各点发出的都是相干子波. 各子波各子波在空间某点的在空间某点的相干叠加相干叠加

50、，就决定了该点波的强度，就决定了该点波的强度.(1) 原理内容原理内容(2) 原理数学表达原理数学表达设初相为零设初相为零, 面积为面积为 S 的波面的波面 Q , 其上其上面元面元 dS 在在 P 点的光振动的振幅为点的光振动的振幅为 Ai :ssdnrP Q并与并与有关有关rSAid面元面元dS 在在P 点的光矢量的大小：点的光矢量的大小：)2cos(d)(drtrSCKE.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2022-3-19面积为面积为S 的波面的波面在在P 点的光矢量：点的光矢量：SEEdSrtrKCSd )2c