§9-2光的干涉——相干光光程分波陣面干涉分振幅干涉
前言:什麼是光的干涉現象?
與機械波類似,光的干涉現象表現為在兩束光的相遇區域形成穩定的、有強有弱的光強分布。即在某些地方光振動始終加強(明條紋),在某些地方光振動始終減弱(暗條紋),從而出現明暗相間的干涉條紋圖樣。光的干涉現象是波動過程的特徵之一。
光的干涉:兩束光的相遇區域形成穩定的、有強有弱的光強分布。
實際是滿足一定條件的兩列相干光波相遇疊加,在疊加區域某些點的光振動始終加強,某些點的光振動始終減弱,即在干涉區域內振動強度有穩定的空間分布。
干涉條紋:所形成的均勻分布的圖樣。
一、相干光
1、相干光:兩束滿足相干條件的光稱為相干光,
相干條件(coherent condition):
這兩束光在相遇區域:①振動方向相同;
②振動頻率相同;
③相位相同或相位差保持恆定
那麼在兩束光相遇的區域內就會產生干涉現象。
2、相干光的獲得
(1)普通光源的發光機理
當原子中大量的原子(分子)受外來激勵而處於激發狀態。處於激發狀態的原子是不穩定的,它要自發地向低能級狀態躍遷,並同時向外輻射電磁波。當這種電磁波的波長在可見光範圍內時,即為可見光。
原子的每一次躍遷時間很短(10-8 s)。由於一次發光的持續時間極短,所以每個原子每一次發光只能發出頻率一定、振動方向一定而長度有限的乙個波列。由於原子發光的無規則性,同乙個原子先後發出的波列之間,以及不同原子發出的波列之間都沒有固定的相位關係,且振動方向與頻率也不盡相同,著就決定了兩個獨立的普通光源發出的光不是相干光,因而不能產生干涉現象。
(2)獲得相干光源的兩種方法
a原理:
將同一光源上同一點或極小區域(可視為點光源)發出的一束光分成兩束,讓它們經過不同的傳播路徑後,再使它們相遇,這時,這一對由同一光束分出來的光的頻率和振動方向相同,在相遇點的相位差也是恆定的,因而是相干光。
b方法:
● 分波陣面法(w**efront spliting):把光波的陣面分為兩部分,例如:楊氏雙縫干涉,雙鏡干涉,洛埃鏡干涉。
● 分振幅法(amplititude spliting):利用兩個反射面產生兩束反射光,例如:劈尖干涉,牛頓環,薄膜干涉。
二、光程(optical path)
1、光程的概念:
光程:光波在介質中所經歷的幾何路程 l與介質折射率n之積 nl
,其中: n為介質的折射率,l為光在介質中傳播的距離,
光程有可加性
光程差δ:兩束光的光程之差。
如圖:2、光程差與相位差的關係(設兩光同位相)
光程差每變化乙個波長,相位差變化2π
光程差為δ ,相位差為 φ
光程差與相位差的關係為:
則相位變化可以寫成
三、分波陣面干涉
複習:波陣面
分波陣面法(w**efront spliting):把光波的陣面分為兩部分。典型的實驗楊氏雙縫干涉有和洛埃鏡。
13 3光的干涉
第十一章光 13.3光的干涉 教學目標 1 觀察光的干涉現象 2 知道光的干涉現象,並知道從光的干涉現象說明光是一種波。3 理解雙縫干涉現象是如何產生的,並能判斷出何處出現亮條紋,何處出現暗條紋。4 知道什麼是相干光源。重點 光的干涉條件及相干光源的獲得。難點 知道決定干涉條紋間距的條件,認識出現亮...
光的等厚干涉
等厚干涉實驗 實驗簡介 牛頓環和尖劈實驗是經典的干涉實驗,很直觀,原理比較容易理解,還有一定的應用價值,因此也是光學的最基本實驗之一。本實驗的目的是讓學生通過對牛頓環條紋的觀察和測量,了解干涉的基本理論,同時通過本實驗了解由於平凸透鏡中心與平晶接觸面不規則產生的現象導致無法判斷牛頓環的圓心,因此實驗...
光的干涉總結彙總
1.光的干涉現象 在兩束光相疊加的區域內,光的強度有乙個穩定的不變。相干光。2 單色光 頻率 或波長 一定的光。3.相干光的必要條件 同頻率 同振向 同相位或位相差恆定。充分條件 1 兩光源距離相干點的位相差不能太大 2 兩光向量的振幅相差不能太大。4.獲取相干光的兩種方法 1 分波陣面法 楊氏雙縫...