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大学物理第五版薄膜干涉,劈尖讲义资料.ppt

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大学物理第五版薄膜干涉,劈尖讲义资料.ppt

上传人:sunfuliang7807 2022/1/14 文件大小:1 MB

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大学物理第五版薄膜干涉,劈尖讲义资料.ppt

文档介绍

文档介绍:复****上次课内容:
3. 双缝干涉中产生明、暗条纹的条件:
①从光程计算:若满足光程差
明条纹
暗条纹

光在某一介质中所经历的几何路程L与该介质的折射率n 的乘积 n L。
:
1
② 从光
(2)测膜厚
劈尖干涉的应用
14
(3)检验光学元件表面的平整度
15
空气
(4)测细丝的直径
End
16
二 牛顿环 (等厚干涉特例2)
由一平凸透镜和一块平板玻璃组成
光程差
17
牛顿环实验装置
牛顿环干涉图样
显微镜
S
L
M 半透半反镜
T
18
R
r
d
暗环半径
明环半径
明、暗环的半径:由
总结 (劈尖、牛顿环)
(1)干涉条纹为光程差相同的点的轨迹,即厚度相等的点的轨迹
等厚干涉
相邻条纹对应的厚度差为入射光波长的一半.
20
(2)厚度线性增长条纹等间距(劈尖),厚度非线性增长条纹不等间距(牛顿环).
(3)条纹的动态变化分析( 变化时)
21
(4)半波损失需具体问题具体分析.
END
22
一 光的衍射现象
§11-6 光的衍射
23
光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时,光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象
24
二 惠更斯-菲涅耳原理
:波阵面上面元
(子波波源)
: 时刻波阵面
*
e
对于波前上由面元∆S 发出的子波在P点引起的光振动的振幅和相位,菲涅耳有如下假设:
(1).每一面元 ∆S 发出的子波在P点引起的光振动的振幅与∆S的大小成正比,与∆S 到P点的距离r 成反比,并与r 和面元∆S 的法线方向之间的交角 有关, 越大则振幅越小。
25
:波阵面上面元
(子波波源)
: 时刻波阵面
e
*
(2).因波阵面S 上各点均同相位,所以任一面元∆S 在P点引起的光源振动的相位,仅由r决定。
所有面元 ∆S 发出的子波在P点引起的光振动:
26
三 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射
夫 琅 禾 费 衍 射
光源、屏与缝相距无限远

菲 涅 耳 衍 射

光源、屏与缝相距有限远
衍射分类:
27
在实验中实现
夫琅禾费衍射
END
28
S
*
屏幕
§11-7 单缝衍射


实验装置
f2
f1
29
B
A
Q

f
定性分析:
设单缝宽为b ,波长为 的平行单色光垂直入射到单缝上
则:缝AB可视为波阵面的一部分,其上每一点为子波源,向各方向发出子波,用衍射线表示。
方向相同的一组衍射线经透镜会聚后在屏上同一点相遇(如O、Q、p)
定义:衍射线的方向与缝平面法线的夹角称为衍射角
30
C


B
A
Q
f
(a) 的衍射线汇聚至屏幕中心O点,为中央明纹。
为任意角时,对应屏上的任一点Q处,是明纹还是暗纹取决于各衍射线在Q点的光程差。

再考虑经狭缝边缘出射的两条光线的光程差:
31
b
sin

设想作一组间距为 的一系列平面与Ac平面平行,
菲涅耳半波带:
λ
2
λ
2
λ
2
λ
2
如图:
因各波带面积相等,可以
认为各波带发出的子波数目
相同,且 相邻两波带发出的子波在汇聚点之光程差正好是λ/2 。

这些平面也将单缝所在处的波阵面AB 沿缝宽方向分隔成一系列等宽的狭长波带面。
32
自AB射出的光线因衍射角不同,分割AB的波带数目亦不同;衍射角越大,分割的半波带个数越多。
缝长
33
结论:
若设缝AB 分成的半波带数为k ,即
(a)对给定的衍射角
若k为偶数,即单缝正好能分成偶数个半波带,则所有波带的作用成对地相互抵消,因而在p点出现暗纹;
若k为奇数,即单缝正好能分成奇数个半波带,则所有波带两两相消后,总要剩下一个半波带的光,在p点没有被抵消,因而p 点出现明纹;
由于相邻的半波带发出两两对应的光线在汇聚点的相位差总是 ,因此相邻两个半波带在Q点的振动相互抵消。
34
因屏上各点与衍射角 一一对应,当 角由小到大时,对应的衍射光线间的最大光程差BC 逐渐增大,
(b)对不同的衍射角
一般情况,若单缝不能恰好分成半波长的整数倍,则p点的光强介于最明和最暗之间。
缝可分成的半波带数会经历偶、奇、偶、奇的变化,因而屏上就出现由中央到两侧的明暗条纹,形成单缝衍射图样。

干涉相消(暗纹)
干涉加强(明纹)
(介