物理光学第3章

max=c·t= 2/ ，且/ = /， t · =1光源的频率宽度 相干时间t 时间相干性
3-4
两相干光波振幅比的影响
➢ 设两相干光波的振幅分别为A1和A2，光强分别为
I1和I2
➢ 干涉光强 IM
2
I1 I2 , Im
2
I1 I2
➢ 对比度K=2(A1/A2)/[1+(A1/A2)2]，I=It(1+Kcos)， It=I1+I2
3-4
光源大小的影响
对于单色点光源，K＝1
I
2I0
2I0
cos
2
(r2
r1 )
I
4I0
cos2
(r2
r1 )
但实际的光源总有一定大小，K＝1 ？ 可以通过作图，定性的分析一下。
3-4
S’
r1 r2
S1
bc/2
P0
S
d
l
S2
K<1 定量的分析光源宽度对条纹对比度的影响
3-4
临界宽度：
条纹对比度下降到0时，光源所对应的宽度
补充条件：必须使光 程差小于光波的波 列长度。
I a12 a22 2a1a2 cos
再来解释为什么两独立光源不能产生干涉
3-1
➢ 分光束的方法
要严格满足干涉条件，必须将源于同一波 列光分成几束，然后再令其产生干涉 。
3-1
3-1
3-2 杨氏干涉实验
y
x
r1
S
d
r2
S1
S2
D
P(x,y,D) z
➢ 分振幅光源宽度且K—干涉仪的工 作基础
3-6
条纹的定域
E
S1 S2

3 光的衍射光的偏振1．对光的衍射现象的定性分析，正确的是()A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D．光的衍射现象完全否定了光沿直线传播的结论2．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是()A．其他条件不变，将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B．其他条件不变，使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．其他条件不变，换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．其他条件不变，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽3．用卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是()A．卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察B．卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯C．狭缝由0.5 mm宽度缩小到0.2 mm，条纹间距变宽，亮度变暗D．狭缝由0.5 mm宽度扩展到0.8 mm，条纹间距变宽，亮度变暗4．在一次观察光的衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样(黑线为暗纹)，那么障碍物应是()A．很小的不透明的圆板B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C．很大的不透明圆板D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆板5．关于衍射光栅，下列说法正确的是()A．衍射光栅是由许多等宽度的狭缝组成的B．衍射光栅分为透射光栅和反射光栅两类C．透射光栅中刻痕的部分相当于透光的狭缝D．透射光栅中未刻痕的部分相当于透光的狭缝6．用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是()A．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的B．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的C．中央均为亮点的同心圆条纹D．中央均为暗点的同心圆条纹7．使太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，光屏上依次可以看到几种不同的现象，试把下列现象依次排列________．A．圆形光斑B．明暗相间的彩色条纹C．变暗消失D．正方形光斑E．正方形光斑由大变小8．用单色光做双缝干涉实验和单缝衍射实验，比较屏上条纹，下列说法中正确的是() A．双缝干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹B．单缝衍射条纹是等间距的明暗相间的条纹C．双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹D．单缝衍射条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹9．抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示．激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则()A．这是利用光的干涉现象B．这是利用光的衍射现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了10．在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A．a、cB．b、cC．a、dD．b、d11．光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能．．反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹12．在杨氏双缝干涉实验装置的双缝后面各放置一个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则()A．光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度减小B．光屏上仍有干涉条纹，但亮条纹的亮度增大C．干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上D．干涉条纹消失，光屏上一片黑暗13．下面关于光的偏振现象的应用正确的是()A．自然光通过起偏振器后成为偏振光，利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向B．立体电影利用了光的偏振现象C．茶色眼镜利用了光的偏振现象D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响14．如图所示，P是一偏振片，P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光()A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45 °角振动的光15.如图所示的4幅明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则在下面的四幅图中从左到右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫1. ABC2. ACD3. BC4. D5. ABD6. C7. DEABC8. AD9. BD 10. D 11. D 12. C 13. ABD 14. ABD 15. B。

物理光学
第三章 光的干涉和干涉仪
邓晓鹏
教学目的：
1. 深入理解两个光波的非相干叠加和相干叠加， 深入理解相干条件和光的干涉定义；
2. 了解光干涉的本质及双光束干涉的一般理论； 3. 牢固掌握扬氏双光束非定域分波前干涉装置的
干涉光强分布的各种规律； 4. 牢固掌握分振幅等顷干涉的条纹形状、光强分
布规律、定域问题及其应用；
r22 r12 2xd
n(r2
r1)
2xdn r1 r2
当d<<D且在近轴条件下，可用2D代替r1+r2，则：
n(r2 r1)xdn D
当：n(r2r1)xdnm
D
xmD m0,1,2,...
dn
——干涉极大，振动加强位置条件。
当：n(r2r1)xDdn(m1 2)
总结： 干涉图样是由一系列平行等距的亮带和暗带组成。
干涉极大点：xmD m0,1,2,...
d
干涉极小点：x （ m1） D m0,1,2,...
2d
条纹间距: e D
dw 当用白光照射时，除中央明条纹为白 色以外，其他明条纹将呈现彩色。
第三节 分波前干涉的其它实验装置
生干涉。具体条件为：
必要
1、两迭加光波光矢量频率相同；
条件
2、两迭加光波光矢量的振动方向相同；
3、两迭加光波的位相差固定不变。
以上所述三个必要条件通常称为相干条件，满足这三 个条件的光波称为相干光波，相应的光源称为相干光源。 只有相干光波才可能产生光的干涉现象。
关于振动方向的说明：当两个叠加光波振动方向垂直 时，不产生干涉（光强=I1+I2）；当两个叠加光波振动方 向平行时，产生干涉；当两个叠加光波振动方向之间有一 夹角时，只有两光波的平行分量产生干涉。

2. 实验解释
E
由S1和S2 射出的光波
S
1
具有相同的频率，
相位差的恒定，
●S
振动方向关系如何？
S 2
由于狭缝 S1 和 S2 靠近二者连线的中垂线两侧附近， 由 S1和 S2 射出的光波的光振动方向也近于平行。 所以从由 S1和 S2 射出的两列光波是相干光。
由于S1 和 S2 是同一波阵面的两部分，
波列
E
E 3
●
0 1.5eV
波列长L = c
E
●
2
3.4eV
(E E )/h
2
1
E
1
●
●
13.6eV
由上面的叙述，原子每一次发光所持续的时间，
是有限的而且很短，同时所发射电磁波能量也是
有限的，两个能级之差，
所以一个原子每一次发光就只能发出一段长度有限，
频率一定和振动方向一定的光波
这样一段光波称作一个波列
I Imax I1 I2 2 I1I2 (k=0,1,2,3…)
▲相消干涉（暗） (2k 1) ,
I Imin I1 I2 2 I1I2 (k=0,1,2,3…)
I I I 2 I I cos
1
2
12
2 1 (k1r1 k2r2 )
光强 I 随相位差 Δφ 的变化情况如图：
这些条纹都与狭缝平行，条纹间的距离彼此相等.
2. 实验解释
E
S 1
●S S
2
当一束单色光照射狭缝S 时，
通过S 形成一个柱面光波，
然后入射到狭缝 S1和S2 处，光通过S1和S2 ，
又形成两个柱面光波并在空间交叠起来。
2. 实验解释