物理光學(xué)-3光的干涉(已修改)
2025-01-28 06:31 本頁面
【正文】 分振幅法（平板干涉）優(yōu)點(diǎn) SS1S2PM1M2n分波前法（楊氏干涉）缺點(diǎn)： 空間相干性 小光源 條紋亮度 大光源 矛盾 既可以用擴(kuò)展光源 又可以獲得清晰條紋 解決 矛盾 干涉的點(diǎn)源：兩個(gè)反射面對(duì) S點(diǎn)的 像 S1和 S2 第五節(jié) 平行平板產(chǎn)生的干涉 分振幅法 利用透明介質(zhì)的第一和第二表面對(duì)入射光的依次反射，將入射光的振幅分解為若干部分，由這些光波相遇所產(chǎn)生的干涉，稱為 分振幅法干涉 。 p S * 在使用擴(kuò)展光源的同時(shí)，保持清晰的條紋，解決條紋亮度與可見度的矛盾。 利用薄膜上、下兩個(gè)表面對(duì)入射光的反射和折射，可在反射方向 (或透射方向 )獲得相干光束。 在一均勻透明介質(zhì) n1中放入上下表面平行 ,厚度為 e 的均勻介質(zhì) n2(n1)， 用擴(kuò)展光源照射薄膜，其反射和透射光如圖所示 在陽光照射下，肥皂膜或水面上的油膜上面呈現(xiàn)美麗的彩色圖案，這些都是常見的薄膜干涉現(xiàn)象。 139。 D i i B A C 239。 n1 n2 e S ?1 2 一、干涉條紋的定域 兩個(gè)單色相干點(diǎn)光源在空間任意一點(diǎn)相遇，總有一確定的光程差，從而產(chǎn)生一定的強(qiáng)度分布，并都能觀察到清晰的干涉條紋，稱為 非定域干涉 。 在擴(kuò)展光源情況下，能夠得到清晰條紋的區(qū)域稱為定域區(qū)。（ 定域干涉 ） ： 一、干涉條紋的定域（實(shí)質(zhì)上是空間相干性問題） 非定域條紋： 在空間任何區(qū)域都能得到的干涉條紋 定域條紋： 只在空間某些確定的區(qū)域（定域區(qū)）產(chǎn)生的干涉條紋 SS1S2PM1M2n?點(diǎn)光源照明產(chǎn)生非定域條紋 擴(kuò)展光源照明由于空間相干性 某些區(qū)域條紋對(duì)比度下降，條紋消失 但在定域區(qū)仍可觀察到清晰的條紋 —— 定域條紋 能夠得到清晰干涉條紋的區(qū)域 —— 定域區(qū)或定域面。 由空間相干性理論，在 P點(diǎn)觀察到干涉條紋條件 ?? ??b0＝?對(duì)于 對(duì)應(yīng)光源的臨界寬度為無窮大 0＝? 所確定的區(qū)域 定域區(qū)的確定： 由 作圖確定 0＝?離平板無窮遠(yuǎn) 望遠(yuǎn)鏡的焦面上 定域區(qū)： 定域區(qū)的位置： 平行平板的分振幅干涉是可實(shí)現(xiàn) 的干涉 0＝?定域在無窮遠(yuǎn)處 (或透鏡焦平面 )的圖示 二、平行平板產(chǎn)生的等傾干涉 在一均勻透明介質(zhì) n39。中放入上下表面平行，厚度為 h 的均勻介質(zhì) n 兩支相干光的光程差為： 2/)( ??????? nANnBCAB有半波損失。 n39。 n n39。 C A B h N 1?2?2c os ?hBCAB ?? 121 s i ntan2s i n ??? hACAN ??21 s i ns i n ?? nn ??由折射定律和幾何關(guān)系可得出： 2c o s2 2 ?? ??? nh2s i n2 1222 ?? ????? nnh在平行平板的干涉中，光程差只取決于入射角（折射角），相同折射角的入射光構(gòu)成同一條紋，稱等傾條紋。 ?k???)21( ??? k 明紋 暗紋 反射光 n39。 n n39。 C A B h N 1?2?0 ,1, 2 , ...k ?1 2 1 222 c o sI I I I I ??? ? ? ?入射光掠入射 （ i≈ 90176。 ） 或正入射 （ i= 0） 情況下： 滿足 n1n2n3 或 n1n2n3 時(shí) ， 計(jì)入半波損失； 滿足 n1n2n3 或 n1n2n3 時(shí) ， 不計(jì)半波損失 。 等傾干涉： 非平行光入射平行平面薄膜，折射率 n和厚度 h都相等，對(duì)于不同的入射角 i產(chǎn)生不同的干涉條紋，凡入射角相同的光束就形成同一干涉條紋， 這種干涉叫等傾干涉 。 定域干涉： 在望遠(yuǎn)鏡物鏡焦平面上觀察干涉條紋時(shí)，等傾條紋完全對(duì)應(yīng)于光束的入射角，和光源 S的位置無關(guān)，采用擴(kuò)展光源照明，條紋對(duì)比度不會(huì)降低，如同點(diǎn)光源照明一樣清晰。 注意：采用擴(kuò)展光源，條紋定域在無窮遠(yuǎn)。 條紋成像在透鏡的焦平面上。 s1 圓形 等傾條紋 L f P o r環(huán) B e n? n? n n? i r A C D 2 1 S i i i 傾角 i相同的光線對(duì)應(yīng)同一條干涉條紋 — 等傾條紋 。 條紋特點(diǎn) : 點(diǎn)光源照明 形狀 :一系列同心圓環(huán) 條紋間隔分布 :內(nèi)疏外密 面光源照明 i P i f o r環(huán) e n? n? n n? 面光源 只要入射角 i相同，都將匯聚在同一個(gè)干涉環(huán)上（非相干疊加） 光源上每一點(diǎn)都給出一組等傾條紋，它們彼此準(zhǔn)確重合，沒有位移 等傾條紋的位置只與形成條紋的光束的入射角有關(guān)，而與光源的位置無關(guān)。 光源的擴(kuò)大只會(huì)增加干涉條紋的強(qiáng)度，不會(huì)影響條紋的對(duì)比度 光源大小與條紋的關(guān)系： 條紋分析 ? ?光程與條紋級(jí)數(shù)＝最大干涉級(jí)在中心。時(shí)最大，＝）光程差在（中心 ???omnh ???2202 1 干涉條紋為同心圓環(huán)。 。 涉條紋，稱為等傾干涉 相同，為一條干 相同， 只要 的函數(shù)， 變化，條紋是 隨 ） （ ? ? 1 1 1 1 ? ? ? 2c o s2 2 ?? ??? nh2s i n2 1222 ?? ????? nnh01m m q??m1 最靠近中心的亮條紋的整數(shù)干涉級(jí)， q是小于 1的分?jǐn)?shù) 2l2 c os [ ( 1 ] ( 1 )2Nnh m N???? ? ? ? ）由中心向外計(jì)算
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