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* * 第十二章物理 * * 第一页，共三十八页，2022年，8月28日 第12章 光的干涉 自古以来神奇的光一直吸引着人们： 光是什么？是粒子、是波、是能量？光怎样从物质中发出？又怎样成为物质的一部分？光速为什么是宇宙物质运动的极限？……有些科学已作了回答，有些还在争论不休。但毕竟想方设法去了解光，已带来了物理学一场又一场的革命！ * * 第二页，共三十八页，2022年，8月28日 （1）以牛顿为代表的微粒说 几何光学 （2）以惠更斯为代表的波动说 波动光学 （3）以爱因斯坦为代表的量子说 量子光学 量子光学 物理光学 光学 几何光学 波动光学 光的偏振 光的衍射 光的干涉 两个或多个光波在空间相遇时，使某些地方光的强度始终加强，而使另一些地方光的强度始终减弱，结果使光的强度形成稳定的分布 光的干涉 光学具有代表性的学说 * * 第三页，共三十八页，2022年，8月28日 12.1 杨氏双缝干涉实验 一、获得相干光的方法 1. 光波 (1) 光波是电磁波 (2) 光速 c=3.0×108m/s (3) 光波是横波 (4) 只考虑 振动 光矢量 光振动 我开了两盏灯，为什么没看见干涉条纹 ? 干涉是有条件的! * * 第四页，共三十八页，2022年，8月28日 2. 光源发光的复杂性 光是由光源中原子或分子的能量状态发生跃迁时辐射出来的 0 基态 激发态 (1) 大量原子、分子独立发出的光，频率不同 (2) 原子、分子发光是间歇的 两个独立的光源不能构成相干光；即使是同一个原子发出的前后两列波，也很难保证同时满足三个相干条件。要获得相干光需要采取特殊的方法. * * 第五页，共三十八页，2022年，8月28日 3. 获得相干光的方法 把同一光源同一点发出的光设法分成两部分,然后再相遇 光源 P ① ② 一点 二、杨氏双缝干涉实验 * * 第六页，共三十八页，2022年，8月28日 1.形成明纹、暗纹的条件 d D = 明纹 暗纹 * * 第七页，共三十八页，2022年，8月28日 2.明纹、暗纹的位置(中心位置) = 明纹 暗纹 明纹中心位置: 暗纹中心位置: 3. 相邻明纹(或暗纹)间距离 d D * * 第八页，共三十八页，2022年，8月28日 4.结论 d D (1) 明、暗条纹等间距地分布在中央明纹两侧 (2) 由于光波波长λ很小,要产生清晰可见的干涉条纹,必须要求Dd (3) 若D、d不变,△x正比于波长λ, 波长 大 小 红 紫 条纹稀 条纹密 * * 第九页，共三十八页，2022年，8月28日 o 紫 红 紫 红 k级 △x 紫 红 k+1级 (2级) 白光 白色 波长 大 小 红 紫 (4) 用白光照射 ① 中央明纹是白色 ② 其余各级条纹是紫到红的彩色光带 ③ 彩色光带的宽度 ④ 当级数高到一定程度时,有重迭现象 假设从第K级开始重迭 说明从第2级开始重迭 在重迭区域波程差相等 = * * 第十页，共三十八页，2022年，8月28日 三、其它分波阵面的干涉实验 1.菲涅耳双棱镜实验 2.菲涅耳双面镜实验 * * 第十一页，共三十八页，2022年，8月28日 D 3.洛埃镜实验 应该是明纹。 但实际却是暗纹！ 该实验证明：光也具有半波损失！ P * * 第十二页，共三十八页，2022年，8月28日 四、光程和光程差 1. 光程 d D n 条纹下移 明 暗 明 真空 媒质n 光在媒质中传播的几何路程r与媒质折射率n的乘积nr nr * * 第十三页，共三十八页，2022年，8月28日 2. 光程差 3. 位相差与光程差的关系 4. 利用光程差表示干涉加强、减弱条件 = 明纹 暗纹 明纹 暗纹 5. 光通过薄透镜时不产生附加的光程差 * * 第十四页，共三十八页，2022年，8月28日 d D n 例1: 讨论双缝干涉装置的一缝后插入透明媒质,屏幕上条纹的移动问题 解: 真空中: 中央明纹 插入媒质: (1) 讨论S2后面插入折射率为n,厚度为 的透明媒质 * * 第十五页，共三十八页，2022年，8月28日 中央明纹 在O点下方 条纹下移 条纹间距不变 (2) S1后面插入媒质 中央明纹 在O点上方 条纹上移 条纹间距不变 结论:干涉条纹向光程增大的一侧移动,条纹间距不变 * * 第十六页，共三十八页，2022年，8月28日 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏的垂直距离为1m. 从第一级明纹到同侧第四级明纹间的距离为7.5mm, 求单色光波长? ⑴ 例2: 解：(1) d = 0.2mm D = 1m （2） 若入射光的波长为6000 ,求相邻两明纹的间距? ⑵ * * 第十七页，共三十八页，2022年，8月28日 解：光程