1-4分波面双光束干涉
- 格式:ppt
- 大小:924.50 KB
- 文档页数:38
双光束干涉的基本条件《双光束干涉的基本条件》有一次啊,我和我的实验室小伙伴在做光学实验,那场景简直是“鸡飞狗跳”。
小伙伴大喊着:“这双光束干涉到底需要啥条件啊,怎么就是出不来效果呢?”这就引出了我们今天要好好讨论的双光束干涉的基本条件。
那到底啥是双光束干涉呢?简单来说,就是两束光相互叠加后产生的一种光学现象,有的地方加强了,有的地方减弱了。
这就像是两个人在拔河,如果力都往一块儿使就加强了,如果方向相反那就相互抵消减弱了,不过光可比这拔河复杂多了。
首先啊,光源得是相干光源。
啥叫相干光源呢?就好比两个双胞胎,得非常相似。
光是一种电磁波,相干光源发出的光它的频率得相同,要是频率不一样,就像两个人唱歌不在一个调上,肯定没法很好地产生干涉现象。
比如说,我们常见的普通灯泡发出的光就不是相干光,因为里面各种频率的光都有混在一起,乱哄哄的。
但是像激光就很容易满足这个条件,激光的频率那是相当单一的,就像训练有素的士兵一样整齐。
而且啊,相干光源的相位差还得保持恒定。
这相位就像是两个人出发的起始位置,定好了就不能乱变,如果一会儿超前一会儿落后,那也没法玩干涉了。
其次呢,这两束光还得满足振动方向相同或者有平行的振动分量。
这就好比两个人跳舞,得朝向一个方向扭,要是一个横着扭一个竖着扭,那肯定乱套了,光也同理。
如果振动方向完全垂直,那是不可能形成干涉现象的。
不过要是有平行的分量,那至少还能部分地干涉一下。
再就是两束光在相遇的区域里,它们的光程差还得在相干长度之内。
啥叫光程差呢?就是两束光走过的路程不一样产生的差值。
比如说一束光抄近道了,另一束光绕路了。
但是这个差值得在一个合理的范围内,要是超出了相干长度,就像两个人走散得太远了,那也就没法干涉了。
打个比方啊,你和朋友约好了在一个广场碰面一起做点啥,但是他离得太远,你们的“波”(就类比着资源或者联系之类的东西)完全到不了一起,那还咋相互作用呢。
从实际操作来说啊,我觉得对于那些想做好双光束干涉实验的人,在选择光源的时候就要特别小心了。
揭示光的干涉现象的双光束干涉实验引言:光的干涉现象是物理学中一个重要的现象,它可以用于分析和理解光的性质。
双光束干涉实验是一种常见的实验方法,通过它可以直观地观察到光的干涉效应。
本文将详细介绍这个实验的背景、原理、实验过程以及实验的应用和其他相关的专业性角度。
一、背景介绍:光的干涉现象是指两束或多束光相互叠加时产生的互相增强或抵消的现象。
这种现象说明了光既可以表现出波动性,又可以表现出粒子性。
二、双光束干涉实验原理:双光束干涉实验是通过将单色光分为两束光,并使它们在某一空间区域内相遇,进而产生干涉现象。
其核心原理是叠加原理和相干性原理。
1. 叠加原理:光的叠加原理是指当两束或多束光相遇时,它们的振幅将叠加在一起。
在双光束干涉实验中,单色光通过分光镜分成两束光,然后经过不同的光程传播,再次汇聚到一起。
这时,两束光会发生干涉现象,根据光程差的不同,干涉会有增强或抵消的效果。
2. 相干性原理:相干性是指两束或多束光波的波形之间存在一定关系,可以通过相位差来描述。
两束光在叠加的时候,它们的相位差决定了干涉的结果。
当相位差为整数倍的2π时,叠加效果增强;当相位差为奇数倍的π时,叠加效果抵消。
因此,控制相位差是双光束干涉实验中的关键。
三、实验准备:进行双光束干涉实验前,我们需要准备一些实验装置。
以下是一些基本的实验装置和材料:1. 光源:单色光是必需的,如使用激光器或单色滤光片。
2. 分束器:通常使用半透镜或分光镜来将光分成两束。
3. 光路调节装置:如平行平板或反射镜,用于调节两束光的光程差。
4. 探测器:如光电二极管或底片,用于通过观察干涉条纹来检测干涉现象。
四、实验过程:下面将详细介绍双光束干涉实验的实验过程:1. 确定光源:选择一种适合的单色光源,如激光器。
2. 分束器设置:将光通过分束器分成两束光。
可以使用半透镜或分光镜来实现分束。
3. 光路调节:通过调整平行平板或反射镜的位置,控制两束光的光程差。
分波前双光束干涉实验观察双光束干涉现象,通常的办法是将同一波列分解为二,使他们经过不同的途径后重新相遇。
由于这样得到的两个波列是由同一波列分解而来,他们频率相同,相位差稳定,震动方向也可作到基本上平行,从而可以产生稳定的干涉场。
分解波列的方法通常有分波前和和分振幅两种方法,其中分波前方法是通过光具将光源波前分成两部分,使之分别通过两个光具组,经衍射、反射或折射后交叠起来,在一定区域内产生干涉场,经典的杨氏双缝实验就属于这类分波前干涉装置,分波前干涉装置有多种类型,其中利用切开的透镜可以组成多种对切透镜装置观察双光束干涉,此外劳埃德镜装置和菲涅耳双棱镜也是典型的分波前干涉装置。
在本实验中我们主要讨论典型的分波前干涉装置包括比列(Billet)对切透镜和梅斯林(Maslin)对切透镜两种利用对切透镜实现双光束干涉的实验装置,此外还有利用劳埃德镜装置和菲涅耳双棱镜实现双光束干涉。
1.待研究问题:(1)比列对切透镜双光束干涉现象有什么特点,如何观察。
(2)梅斯林对切透镜干涉现象有什么特点,如何观察。
(3)如何利用劳埃德镜装置观察双光束干涉现象。
(4)如何利用菲涅耳双棱镜装置观察双光束干涉现象。
2实验原理2.1比列(Billet)对切透镜实验比列对切透镜一般是将焦距为f的透镜中间宽度为a的部分切去,如图1所示将余下的两部分粘和后所构成。
图1 比列对切透镜组成粘合的比列对切透镜分波前双光束干涉可分为会聚光的干涉和发散光的干涉两种情形进行分析。
如图2所示,点光源S 位于透镜物方焦点以外的粘合透镜中心线上距离中心o 点距离为L ,根据透镜成像基本原理,该点光源将在透镜像方成实像,且由于上下两部分光心错开,因此点光源s 经过该粘合透镜将如图2所示得到两个实像S 1和S 2。
这样点光源发出的球面波将会由该粘合透镜分成两束光分别会聚与S 1与S 2。
在透镜后方如图2所示阴影区内则可以观察到两光束干涉现象。
根据图1所示粘合透镜的结构可知,粘合透镜上半部分的光心是在粘合透镜中心点O 下方a/2处的O 2,同理下半部分的光心是O 点上方a/2处的O 1,若原透镜焦距为f ,则可以通过透镜成像原理计算得到实像S 1S 2距离d 满足:f L aL-=d (1)根据两点光源的干涉原理,和粘合透镜成像情况,在阴影区域内光屏上的干涉条纹应为双曲线型,在傍轴情况下近似为平行直条纹,若光屏距离透镜距离为D 则根据(1)式及两点光源干涉基本原理可得条纹间距为:λ⋅+-=∆aLDf DL fL x (2)图2 比列对切透镜会聚球面波干涉比列对切粘合透镜干涉情况的典型光路是在对切透镜的中心线上物方焦平面上放置一点光源S ,如图3所示,由S 点发出的球面波经透镜上下两部分分割,分波前折射后变成夹角为θ的两束平行光,他们叠加后在斜线所示的区域内将产生干涉。
§3 波面双光束干涉
一、产生干涉的四件可分为三种 1、分波面干涉 2、分振幅 3、分振动面
二、几种典型的分波面干涉实验
a 、杨氏实验(双缝干涉)
211 , ,s s s 足够小
21 ,s s 为相干光源
b 、菲涅耳双面镜
\
特例:两独立激光光源(或两平行光相干)
∞→r
θ
λ
s i n 2r y =∆
C 、洛埃镜(21p p 为干涉区) 实验结果分析:
当屏与镜接触,接触点0p 出现暗纹。
θ
θλ
θθsin 2cos cos sin 20r l r y l rd r r d +=∆+==
说明反射光的光程在介质表面反射时损失了半个波长,这现象称为半波损失。
D 、维纳驻波实验
G G '片涂一落层感光乳胶
入射波和反射波相遇在一起,也会发生相干迭加而形成驻波。
在Ga (与M M '接触的地方)无感光,即波切,即光产生了丰波损失。
例:杨氏实验
已知0,r y 放n -λ的透明片遮住一孔,使条纹移动距离y 。
求:薄片厚度l 。
解:θsin 12d r r =- l nl r r -+=12 0
)1(r n d
y l -⋅=
s i n r y tg =
=θθ 例:复合光入射,含(21λλ>) 求:第二级明纹的宽度l ∆
解:d
r
j y 0λ=
d
r
y y l 02121)(2λλ-=-=∆。
双光束干涉原理
嘿,朋友们!今天咱来唠唠双光束干涉原理。
你说这双光束干涉原理啊,就像是一场奇妙的光影舞蹈。
想象一下,有两束光,就像两个调皮的小精灵,它们手牵手一起往前跑。
这两束光在相遇的时候,就会发生一些特别神奇的事情。
咱平时生活里也能见到类似的情况呀!就好比说,你在水面上扔两个小石子,那水波不就会相互交织、重叠嘛,这和双光束干涉有点像呢!只不过光的世界更加奇妙和复杂。
双光束干涉里有个特别重要的概念,就是相位差。
哎呀,这相位差就像是这两个小精灵之间的默契程度。
如果它们配合得好,那干涉出来的效果就特别漂亮;要是配合得不好,那可就没那么精彩啦!
你看那杨氏双缝干涉实验,不就是把这个原理展现得淋漓尽致嘛!通过两条狭缝的光,会在后面的屏幕上形成一系列明暗相间的条纹,哇,那可真是太壮观了!这难道不神奇吗?
而且啊,这双光束干涉原理在很多地方都大有用处呢!比如说在光学仪器里,通过利用它,能让我们看到更清晰、更准确的图像。
这就好像给我们的眼睛加上了一个超级放大镜,能发现好多平时发现不了的细节呢!
再想想,如果没有这个原理,我们的很多科技还怎么发展呀?那些漂亮的全息投影,不也是靠着它才能实现的嘛!这就像是给我们的世界打开了一扇充满奇幻色彩的大门。
咱再回过头来想想,这小小的光,竟然有这么大的魔力,能让我们看到这么多奇妙的现象,能帮助我们创造出这么多先进的技术。
这难道不值得我们好好去研究、去探索吗?
所以啊,朋友们,可别小瞧了这双光束干涉原理。
它就像是隐藏在光的世界里的一个神秘宝藏,等待着我们去挖掘、去发现。
让我们一起带着好奇的心,去探索这个充满魅力的光的世界吧!。