双缝干涉
例1 以单色光照射到相距为 0.2mm的双缝上，缝距屏 为 1m 。（ 1 ）从第一级明纹到同侧第四级的明纹为 7.5mm 时 ， 求 入 射 光 波 长 ； （ 2 ） 若 入 射 光 波 长 为 6000Å，求相邻明纹间距离。 3 D 解(1) x4 x1 3x d x4 x1 7.5 103 d 0.2 103 5 107 m 500nm 3 3D

4000Å 紫
7600Å 红
2）基本关系
第十二章 光学
光在介质中波长
c 介质折射率 n u
n n
在光波中，引起视觉效应的是
x o
y
E
E，称光矢量
H
k z
§12-2 光源 单色光 相干光
一. 光源
光源的最基本发光单元是分子、原子 E2 E1 能级跃迁辐射 波列
第十二章 光学
第十二章 光学
第十二章 波动光学
一. 教学内容: 干涉: 光程差、双缝干涉、薄膜干涉; 衍射: 单缝衍射、光栅衍射; 偏振: 马吕斯定律、布儒斯特定律、晶体的双折射. 二. 教学要求: 理解光的干涉、衍射、偏振现象; 清楚光路图, 熟练写出光程差; 掌握双缝干涉、等厚干涉、单缝衍射、光栅衍射; 理解马吕斯定律、布儒斯特定律; 了解晶体的双折射. 三. 重点波带法分析单缝衍射、产生双折射的原因.
2 2 E0 E10 E20 2E10 E20 cos 2 其 中： 20 10
E2
E
20
0
E1 10

相干光
第十二章 光学
平均光强为：
I I1 I 2 2 I1I 2 cos
I = I 1 + I 2 —非相干叠加
非相干光源 cos 0 完全相干光源 cos cos
杨氏双缝干涉
k 级明纹中心：
第十二章 光学
D xk k d
暗纹中心：
k 0,1, 2,
r
d

x x
1
r
D
x
2
x
o
x0
I
D xk (2k 1) 2d
条纹间距：
D D x xk 1 xk (k 1) k d d
D x d
杨氏双缝干涉
a b
d
─ 真空中的波长
• 媒质中 a b

2
λ a
·
d λn a ·
b
·
d
n ─ 媒质中的波长
u c/n c/ f n f f n n
n
2
b · d 媒质

nd

2
光程
第十二章 光学
L = ( ni di )

n1
d1
光程 : L = nd
n2 ……
…… d2
nm
dm
d d nd t u c/n c
2. 光程差 2 2r2 2r 1 ( n2 r2 n1r 1)
t 108 秒
= (E2-E1)/h
波列长L = t· c
1. 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)
第十二章 光学
2. 激光光源：受激辐射 E2


= (E2-E1)/h
谱线宽度越窄， 光的单色性越好
二、单色光—具有单一频率的光波
E1
完全一样(频率,位相,振动方向 ,传播方向)
(2)
第十二章 光学
D 3mm x d
二、洛埃德镜
P'
第十二章 光学
P
s1
d
s2
半波损失：
M
L
D
光疏媒质n1光密媒质n2 （n1<n2 ） 反射
光程 12-4 光程和光程差-重点 §
第十二章 光学
1. 光 程（optical path）
•光在介质中传播时，光振动的相位沿传播方向逐点落后。 •光传播一个波长的距离，相位变化2。 • 真空中
3.光强分布
I MAX 4I 0 I MIN 0
第十二章 光学 D
x
4. 条纹特点 ---平行、等距、两侧对称、明暗相间的条纹
d

杨氏双缝干涉
第十二章 光学 D
x
d

练习12-2 在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则 屏幕上干涉条纹间距 ；若使单色光波长减小，则干涉条纹 间距 。
第十二章 光学
§12-2光源 单色光 相干光 §12-3 双缝干涉 §12-4 光程和光程差
引言
1.光的波粒二象性 2.光学分类 几何光学
第十二章 光学
波动光学
物理光学 量子光学

3.光的电磁理论

1）*光学区：紫外线、可见光、红外线 10 A ~ 103 m *可见光 4000 A ~ 7600 A

光学 D >> d (第十二章 d 10-4m, D m)
S1 S
r

p x x
1
S2
D
d
r
· x
2
x
o
x0
I
d 波程差： r2 r1 d sin d tan x D k k 0,1, 2, (2k 1) 2
明纹 暗纹
、
I
复色光
I0 I0 /2 o

谱线宽度
0

三. 相干光 3.1 两列光波的叠加
光波中的电振动矢量 E 称为光矢量。
P: E1 E10 cos(t 1 ) E2 E20 cos(t 2 )
1 2
第十二章 光学 p r1 ·
· ·
r2
E E1 E2 E0 cos( t 0 )
干涉图
I I1 I 2 2 I1I 2 cos
相干光
第十二章 光学
I I1 I 2 2 I1I 2 cos
3.2 相干条件：频率相同， 干涉判据：
振动方向相同， 相位差恒定。 干涉图
2k , k 0,1, 2,... 干涉增强 1 ， 2， ... 干涉减弱 2k 1 ，k 0，
若I1 I 2
I 2I1( 1 cos )
4I1 , 2k 0, (2k 1)
相干光
第十二章 光学
p S*
3.3 相干光的获得方法
分波面法
S *
p ·
分振幅法
薄膜
§12-3 双缝干涉
一、杨氏双缝干涉
1. 分波阵面获得相干光 2. 干涉明暗条纹的位置