1、第十五章第四讲,本章共8讲,第四篇 振动与波动 第15章 波的干涉、衍射和偏振,15.2 光的干涉（续）,一、光的相干性 光程 二、分波面两束光的干涉 三、光的空间相干性 四、分振幅两束光的干涉 五、迈克尔孙干涉仪 光的时间相干性,1.迈克尔孙干涉仪,计算公式：,可测量10-7m 的微小位移。,2.光的时间相干性,(a)属于同一光波列的 两部分相遇发生干涉,若光程差太大，同一波列分成的两列波不能相遇，不能形成干涉条纹,六、干涉应用举例,例：增透膜和增反膜 为什么一些照相机的镜头看上去是蓝紫色的？,较高级的照相机的镜头由 6 个透镜组成，如不采取有效措施，反射造成的光能损失可达 45%90%。为
2、增强透光，要镀增透膜（减反膜）。复杂的光学镜头采用增透膜可使光通量增加 10 倍。,计算：为增强照相机镜头的透射光，往往在镜头（n3=1.52）上镀一层 MgF2 薄膜（n2=1.38），使对人眼和感光底片最敏感的黄绿光 = 550 nm 反射最小，假设光垂直照射镜头，求：MgF2 薄膜的最小厚度。,解：,相消条件：,K=？太小技术难度高，太大受光的时间相干性制约。 通常 k 取 1：,k=0:k=1:k=2: ,在该厚度下蓝紫光反射加强，所以我们看到镜头表面为蓝紫色。,增反膜：减少透光量，增加反射光，使膜上下两表面的反射光满足加强条件。 例如：激光器谐振腔反射镜采用优质增反膜介质薄膜层已达1
3、5 层，其反射率99.9。,对不同特殊用途，设计制造了许多专用干涉仪,显微干涉仪：测表面光洁度 泰曼-格林干涉仪：测光学元件成象质量 干涉比长仪测长度 瑞利干涉仪：测气体、液体折射率 测星干涉仪：测星球角直径 ,例：迈克尔孙星体干涉仪,增大M1、M2的距离至屏上干涉条纹刚好消失，从而计算星体的角宽度。,例：马赫曾德干涉仪 根据相对运动原理，航空工程中用风洞实验来研究飞机在空气中飞行时空气中的情况。由于气体中各处压强或密度的差异可以通过折射率的变化反映出来，所以用干涉方法研究气体中各处的折射率便可推知气体中压强或密度分布。图中所示是为此目的设计的马赫曾德干涉仪原理图和高速气流经过尖锥时某时刻的干
4、涉图样。干涉仪的调节状态是使平波面与通过气流的波面略有倾斜，这样在不受影响的气体区域中有等间距的平行直条纹。,电视塔模型的风洞实验,2. 第（1）束光通过 C 时，由于气流密度、压强不均匀，各处折射率 n 不同，光程差变化、波面弯曲、而第（2）束光保持平面波，与（1）叠加时，干涉条纹反映出（1）波面等厚线的情形。,实验照片： 高速气流：超波速 波源比波面前进快，前方无波动。 尖锥使气流不稳定，n不均匀，条纹弯曲。,光偏离直线传播路径进入几何阴影区，并形成光强非均匀稳定分布（见下页图）。,15.3 惠更斯-菲涅耳原理,二、惠更斯-菲涅耳原理,2、菲涅耳原理,（1） 对子波的振幅和相位作了定量描述,子波：,三. 衍射分类,
