11-2杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜

第 十一章 光学
10
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
一定时, 的关系如何？ (2)λ、d ' 一定时,条纹间距 ∆ x与 d 的关系如何？ )
第 十一章 光学
11
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
小结： 小结：条纹特点
（1）明暗条纹相对中央明条 ） 对称分布 分布； 纹对称分布； （2）两相邻明纹或暗纹间距： ）两相邻明纹或暗纹间距：
Amax = A + A2 1
当δ = r − r2 = ±(2k +1) λ 时（半波长奇数倍） 半波长奇数倍） 1 2 A in = A − A 合振幅最小 m 1 2
第 十一章 光学
3
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
本节内容概要
杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
本节教学要求
能分析杨氏双缝干涉条纹的位置。 能分析杨氏双缝干涉条纹的位置。 杨氏双缝干涉条纹的位置 理解劳埃德镜光干涉规律。 理解劳埃德镜光干涉规律。 劳埃德镜光干涉规律 理解在什么情况下的反射光有相位跃变。 理解在什么情况下的反射光有相位跃变。 在什么情况下的反射光有相位跃变
2 1 2 2
干涉的相位差条件 当 ∆ϕ = ±2kπ时 k = 0,1,2,3...) ( 合振幅最大， 合振幅最大， Amax = A + A2 1 当 ∆ϕ = ±(2k +1)π时 k = 0, ,2,3⋯ ( 1 ) 合振幅最小， m 合振幅最小， A in = A − A 1 2
第 十一章 光学
明纹 暗纹
k = 0 ,1, 2 , ⋯
（白光照射，出现彩色条纹） 白光照射，出现彩色条纹） 照射 彩色条纹
d 'λ 条纹间距 ∆ x = d
第 十一章 光学
( ∆k = 1)
9
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜 (1) )
讨论
d 、 ' 一定时，若 λ 变化, 则 ∆x 将怎样变化？ d 一定时， 变化, 将怎样变化？
第 十一章 光学
6
2π
(r2 − r1 )
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
实 d 验
s1
o′
θ
θ
r1
r2
d'
± kλ
± (2k +1)
加强
B
p
s装
置
x
o
s2
∆r
x ∆r = d = d'
λ
2
k = 0,1,2,⋯
7
减弱
第 十一章 光学
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
第 十一章 光学
19
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
讨
论
教材P 教材 167 11-8
作
业
教材P 教材 167 11-9
第 十一章 光学
20
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
第 十一章 光学
21
第 十一章 光学
17
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
二 劳埃德镜
P'
P
s1
d
s2
M
L
d'
半波损失 ：光由光速较大的介质射向 光速较小的介质时， 光速较小的介质时，反射光相位突变 π 。
第 十一章 光学
18
物理学
第五版
1111-2 杨损失 实验证明：半波损失
d
s1
θ
θ
r1
r2
d'
明纹 暗纹
B
p
s
x
o
o′
s2
∆r
d' ±k λ 明暗 d x= 条纹 d' λ ± ( 2 k + 1) 位置 d 2
k = 0 ,1, 2 , ⋯
8
第 十一章 光学
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
明、暗条纹位置
d' ±k λ d x= d' λ ± ( 2 k + 1) d 2
第 十一章 光学
4
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
一 杨氏双缝干涉实验
利用分波阵面法获得相干光
第 十一章 光学
5
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
实 验 装 置
d
s1
θ
θ
r1
r2
d'
∆r =
B
p
s
x
o
o′
s2
∆r
d ' >> d
∆ϕ =
2π
λ λ x 波程差 ∆ r = r2 − r1 ≈ d sin θ = d d' （ sin θ ≈ tan θ = x / d '）
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
第 十 章
第十一章
波
光
学
动
1
第 十一章 光学
物理学
第五版
知识回顾：波的干涉--振幅加强与减弱条件 知识回顾杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜 -1111-2 ：波的干涉--振幅加强与减弱条件
两列相干波形成合振动的振幅： 两列相干波形成合振动的振幅：
A = A + A + 2A A2 cos ∆ϕ 1
λ=589.3 nm的纳灯作光源，屏幕距双缝的距 的纳灯作光源， 的纳灯作光源
离d’=800 nm，问： ， (1)当双缝间距 )当双缝间距１mm时，两相邻明条纹中 时 心间距是多少？ 心间距是多少？ (2)假设双缝间距 mm，两相邻明条纹中 )假设双缝间距10 ， 心间距又是多少？ 心间距又是多少？
光疏媒质向光密媒质 （1）光从光疏媒质向光密媒质 ）光从光疏媒质向光密 表面入射时， 表面入射时 ， 如果入射角 接近90º（称为掠入射） 接近 （称为掠入射 ）， 则在反射 过程中反射光 反射过程中 反射光的 则在 反射 过程中 反射光 的 相位改变了π。 （2）当光从光疏媒质垂直投射 ）当光从光疏媒质垂直投射 在光密媒质上时， 在光密媒质上时 ， 即入射 角为0° 正入射） 角为 ° 时 （ 正入射 ） ， 其 反射光也有半波损失 也有半波损失。 反射光也有半波损失。
∆x
（干涉条纹等距对称分布） 干涉条纹等距对称分布） 分布 （3）光强分布 ）
第 十一章 光学
∆x
∆x
I
o
x
12
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
小结： 小结：条纹特点
（4）两种光波同时通过双缝： 1、 ）两种光波同时通过双缝： λ
• 形成两套干涉图样； 形成两套干涉图样； • 中央明条纹重叠； 中央明条纹重叠； • 波长短的靠近中央； 波长短的靠近中央； • 其它级次可能会重叠： 其它级次可能会重叠：
λ2
x = k1λ1 = k 2 λ2
• 如用白光，会出现彩虹。 如用白光，会出现彩虹。
∆x1
∆x2
d 'λ （5）条纹间距 ∆ x 与 d 的关系：∆ x = ） 的关系： d
第 十一章 光学
13
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
在杨氏双缝干涉实验中， 例1 在杨氏双缝干涉实验中，用波长
第 十一章 光学
15
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
以单色光照射到相距为0.2 例2 以单色光照射到相距为 mm的双缝 的双缝 上，双缝与屏幕的垂直距离为1 m。 双缝与屏幕的垂直距离为 。 (1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹间的 ) 距离为7.5 mm，求单色光的波长； 距离为 ，求单色光的波长； (2)若入射光的波长为 )若入射光的波长为600 nm,中央明纹中 , 心距离最邻近的暗纹中心的距离是多少？ 心距离最邻近的暗纹中心的距离是多少？
第 十一章 光学
14
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
已知 λ=589.3 nm 求 (1) d=1 mm时 ) 时
d’=800 nm
∆x = ? (2) d=10 mm时 ∆ x = ? ) 时
解 (1) d=1 mm时 ) 时 d′ ∆x = λ = 0.47 mm d (2) d=10 mm时 ) 时 d′ ∆x = λ = 0.047mm d
2
物理学
第五版
知识回顾：波的干涉--振幅加强与减弱条件 知识回顾：波的干涉--振幅加强与减弱条件 -1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
两列相干波形成合振动的振幅： 两列相干波形成合振动的振幅：
A = A + A + 2A A2 cos ∆ϕ 1
2 1 2 2
干涉的波程差条件 半波长偶数倍） 当 δ = r − r2 = ±kλ 时（半波长偶数倍） 1 合振幅最大
第 十一章 光学
16
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
已知 d = 0.2 mm d'=1 m 求 (1) ∆x14 = 7.5 nm λ = ? ) (2) λ = 600 nm ∆ x ' = ? ) d′ 解 (1) xk = ± kλ , k = 0 , 1, 2,⋯ ) d d′ ∆x14 = x4 − x1 = (k 4 − k1 )λ d d ∆x14 λ= = 500 nm d ' (k 4 − k1 ) 1 d′ (2) ∆x' = ) λ = 1.5 mm 2d