大学物理讲义13光的干涉

1、的相干性,条件相干波源,干 涉：,水波盘中水波的干涉,6,相干光源为什么比机械波要困难得多?,光源,光干涉的特征光波交迭处的屏上呈现明暗相间的条纹,光是电磁波，横波,7,一个原子，波列，持续时间 10-8 s ， 振动方向恒定，振幅不变的简谐波,一、一般光源的发光机理：自发辐射,不同原子：t 相同时，3个条件不一定都满足 同一原子：t 不同，振动方向和相位也很难相同,独立、随机、间隙性,13.1 光的相干性,8,二、光的不相干叠加与相干叠加,*光矢量：光波是矢量 E 和 H 在空间的传播。
实验证明光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用等）的是E 矢量，称它为光矢量。
E 矢量的振动称为光振动。
,9,设有两个频率相同的单色光， 它们在叠加点的光振动分别为：,叠加后,其中：,10,1. 光的不相干叠加：,11,2.光的相干叠加：,干涉相长,干涉相消,12,*任意位置，光强介于明暗之间：I= 0 4I1,13,*光的相干叠加与不相干叠加,不相干叠加：,相干叠加：,14,将一光源同一部分发出的光分成两束光波是获得相干光波的途径 (S1、S2是相干光源）,分波。

2、/18,5,光源的最基本发光单元是分子、原子,普通光源：自发辐射,独立(不同原子发的光),独立(同一原子先后发的光),一、光源,2019/7/18,6,可见光频率范围,二、单色光,可见光波长范围,可见光颜色对照,单色光只含单一波长的光。
,复色光含多种波长的光。
,准单色光光波中包含波长范围很窄的成分的光。
,2019/7/18,7,. 频率相同；,. 振动方向相同；,. 相位相同或有恒定的相位差；,两束光,1、相干光的条件,普通光源是观察不到干涉现象的。
,大量原子(分子) 辐射发射具有：独立性； 随机性； 断续性，因此普通光源发出的光是非相干光。
,2019/7/18,8,a.分波面法,在光源发出的光的某一波面上，取两个子波源，他们发出的光可产生干涉现象，此法称为分波面法。
如杨氏双缝、双镜和洛埃镜等光的干涉实验。
,2019/7/18,9,b.分振幅法,一束光线经过反射、折射后，形成的两束光线产生干涉的方法称为分振幅法。
如等倾干涉、等厚干涉等。
,分振幅法,p,薄膜,S *,2019/7/18。

3、屏幕上的零级明8.n条纹移到原来的第七级明条纹的位置上，如果入射光波长为 ，试问此云母片的厚度n5为多少？解: 设云母片厚度为 ，则由云母片引起的光程差为eene)1(按题意 7 60.58.1nm.139 用包含两种波长成分的复色光做双缝实验，其中一种波长 。
已知双缝n501间距为 ，屏和缝的距离为 ，求屏上 的第三级明条纹中心位置。
已知在屏上m6.0m2.1的第六级明条纹和未知波长光的第五级明条纹重合，求未知光的波长。
1解：屏上 的三级明纹中心的位置1 m103.5016.03933 dDkx依题意屏上 的第六级明条纹和波长为 的第五级明条纹重合于 x 处1 则有 即 56516k0.07915 k1310 平板玻璃（ ）表面上的一层水（ ）薄膜被垂直入射的光束照射，.n3.1n光束中的光波波长可变。
当波长连续变化时，反射强度从 时的最小变到nm5时的同级最大，求膜的厚度。
m750习题 13-10 图解 ,故有321n,32102)1(kke2由上两式 213当 时满。

4、元是分子、原子,持续时间约为 10-8秒,但典型 值内约包含 5106 个振动周期.,普通光源,自发辐射,4,独立(同一原子先后发的光),独立(不同原子发的光),光波列频率、位相、振动方向等具有随机性。
,2.光的颜色和光谱,可见光频率范围: 7.71014 3.91014Hz 可见光波长范围: 3900 7600 可见光颜色对照: 紫 红,单色光只含单一波长的光。
,复色光含多种波长的光。
,5,实际原子的发光是一个有限长的波列,所以不是严格的余弦函数,只能说是准单色光.,光的单色性用谱线宽度来度量,非常艳的色布： 在 23 单色光源： 在 10.1 激光： 在 10-8 ,E 矢量，称为光矢量。
E 矢量的振动称为光振动。
,3.光强,光强I ：在光学中，通常把平均能流密度称为光强。
,在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为：,6,二、光的相干性,两频率相同，光矢量方向相同的光波列在p点相遇叠加,P点的。

5、等。
冷光源利用化学能、电能、光能发光，如萤火、磷火、 辉光等。
,作为光学光源的是热光源。
,2、发光机制,热光源的发光过程是原子的外层电子进行能级跃迁的过程。
, 对单个原子,一个外层电子跃迁一次，就发出频率一定，振动位相一定，振动方向一定的一个光波列，其持续时间大约是10-8秒，发出的光波列的长度（Lc)大约是几米长；,3,原子发光是间歇的，每次发一个光波列，间歇时间大约是10-8秒。
,同一原子先后两次发出的光其频率、位相、振动方向都不相同（何时发何时停具有随机性。
),一原子前后所发出的光波列所具有的频率、位相、振动方向等，具有随机性，彼此毫无内在联系。
, 大量原子（同一时刻）,不同原子发出的光是彼此独立的，具有随机性。
,不同原子发出的光其频率、位相、振动方向都不相同。
,4,即，一个原子发出的光波列与另一个原子发出的光波列在频率、位相、振动方向等毫无内在联系，彼此完全独立。
,大量原子的发光具有独立性，随机性。
,白光,指大量热原子发出的光，其包含了波长在0.40.76m范围内的一切可见光；,光的振动位相包含了02内的一切值，,振动方向相对于传播方向是对称分布的。