文档介绍：第二节
光程差
薄膜干涉
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在真空中光的波长为,光速为 C,进入折射率为 n 的介质中后,波长n , 光速为 v ,则有:
处理方法:把光在介质中的波长折合成它在真空中的波长作为测量距离的标尺,并进一步把光在介质中传播的距离折合成光在真空中传播的距离。
一、光程与光程差
光源的频率不变,光在传播过程中频率保持不变。
而
同一频率的光在不同介质中波长不相同。
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光程:光在介质中传播的波程与介质折射率的乘积。
设光在折射率为 n 的介质中传播的几何路程为 L,则
有
定义:
意义:光在t时刻内在真空中通过的路程nL就相当于光在介质中在相同的时间内所通过的路程。
在一条波线上,波在介质中前进L,位相改变为:
(同一波线上两点间的位相差)
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1 .光程差:两束光的光程之差。
如果光线穿过多种介质时,其光程为:
r1
n1
r2
n2
ri
ni
rn
nn
可以证明:光通过相等的光程,所需时间相同,位相变化也相同。
设一束光经历光程1,另一束光经历光程2,则这两束光的光程差为:
(设两光同位相)
则相位差为:
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问:原来的零极条纹移至何处?若移至原来的第 k 级明条纹处,其厚度 h 为多少?
例1:已知:S2 缝上覆盖的介质厚度为 h ,折射率为 n ,设入射光的波为
解:从S1和S2发出的相干光所对应的光程差
当光程差为零时,对应零条纹的位置应满足:
所以零级明条纹下移
原来 k 级明条纹位置满足:
设有介质时零级明条纹移到原来第 k 级处,它必须同时满足:
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,若用半圆筒形薄玻璃片(折射率 n1= )覆盖缝 S1,用同样厚度的玻璃片(折射率 n2=)覆盖缝 S2,将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O变为第五级明纹。设单色光波长=,求玻璃片的厚度 d。
解:覆盖玻璃前
覆盖玻璃后
则有
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,用波长为 l 的单色光照射双缝干涉实验装置,并将一折射率为 n、劈角为 a (a 很小)的透明劈尖 b 插入光线 2 S 和屏 c 上的 o 点都在双缝 S1 和 S2 o 点的光强由最亮变为最暗,劈尖 b 至少应向上移动多大距离 d ( 只遮住S2 ) ?
解:设 o 点最亮时,光线 2 在劈尖 b 中传播距离为 l1 ,则由双缝 S1 和 S2 分别到达 o 点的光线的光程差满足下式:
(1)
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(2) (1)得:
由图可求出:
由(3)和(4)得:劈尖b应向上移动的最小距离为
或
(2)
(3)
(4)
设 o 点由此时第一次变为最暗时,光线 2 在劈尖 b 中传播的距离为 l2 ,则由双缝 S1 和 S2 分别到达 o 点的两光程差满足下式
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F
通过光轴的光线波程最短,但在透镜中的光程长;远离光轴的光线波程长,但在透镜中的光程短,总的来讲,各条光线的光程都是相同的。
F
二、几个概念
透镜可以改变光线的传播方向,但是在光路中放入薄透镜不会引起附加的光程差。
波阵面
波阵面
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产生条件:
当光从折射率小的光疏介质,正入射或掠入射于折射率大的光密介质时,则反射光有半波损失。
当光从折射率大的光密介质,正入射于折射率小的光疏介质时,反射光没有半波损失。
折射光