資源描述：
《波動光學(xué)第3講——邁克爾遜干涉儀、光源的相干性、光的衍射、單縫夫瑯禾費衍射.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、波動光學(xué)第3講——邁克爾遜干涉儀、光源的相干性、光的衍射、單縫夫瑯禾費衍射主要內(nèi)容邁克爾遜干涉儀單縫夫瑯禾費衍射1邁克耳孫簡介第6節(jié)邁克耳孫干涉儀2美國物理學(xué)家。1852年12月19日出生于普魯士斯特雷諾（現(xiàn)屬波蘭），后隨父母移居美國，畢業(yè)于美國海軍學(xué)院，曾任芝加哥大學(xué)教授，美國科學(xué)促進協(xié)會主席,美國科學(xué)院院長；還被選為法國科學(xué)院院士和倫敦皇家學(xué)會會員，1931年5月9日在帕薩迪納逝世。邁克耳孫主要從事光學(xué)和光譜學(xué)方面的研究，他以畢生精力從事光速的精密測量，在他的有生之年，一直是光速測定的國際中
2、心人物。他發(fā)明了一種用以測定微小長度、折射率和光波波長的干涉儀（邁克耳孫干涉儀），在研究光譜線方面起著重要的作用。1887年他與美國物理學(xué)家E.W.莫雷合作，進行了著名的邁克耳孫-莫雷實驗，這是一個最重大的否定性實驗，它動搖了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。他研制出高分辨率的光譜學(xué)儀器，經(jīng)改進的衍射光柵和測距儀。邁克耳孫首倡用光波波長作為長度基準(zhǔn)，提出在天文學(xué)中利用干涉效應(yīng)的可能性，并且用自己設(shè)計的星體干涉儀測量了恒星參宿四的直徑。3由于創(chuàng)制了精密的光學(xué)儀器和利用這些儀器所完成的光譜學(xué)和基本度量學(xué)研究，邁克耳
3、孫于1907年獲諾貝爾物理學(xué)獎金。4一、邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)圖12SNPG1G2M1M2M2?12G2使光束1、2到達P之前都是三次通過玻璃板,無膜。S：點光源N：毛玻璃片G1：分光板，后表面鍍有半反射銀膜M1：固定的平面反射鏡P：觀察點M2：可左右移動的平面反射鏡G2：補償板M2?:M2在G1的銀膜所成的虛象P處觀察的如同M1和M2?之間的空氣膜產(chǎn)生的干涉圖樣。5或收縮到中心消失(膜厚減小時)。(a)M1和M2嚴(yán)格垂直時，觀察到等傾干涉條紋，M2移動時，圓環(huán)形的等傾干涉條紋不斷地從中心冒出(M1
4、、M2?間距增大時)；當(dāng)M2移動時，條紋相繼在視場中移過。(b)M1和M2不嚴(yán)格垂直時，觀察到等厚干涉條紋，上述兩種情形，當(dāng)M2平移時，光程差改變經(jīng)視場中的一點移過一條條紋(a、外展或內(nèi)斂；b、平移)。M2的平移距離與條紋移動數(shù)目間的關(guān)系：6二、光源的相干性1、光源的時間相干性能級躍遷輻射光源同一原子先后發(fā)的光不同原子發(fā)的光設(shè)光源中原子每次發(fā)光的持續(xù)時間為(相干時間)，則每一列波在真空中的長度(相干長度)為：來自同一光源經(jīng)不同路徑相遇的光,只有其光程差時才能相干，即發(fā)生干涉的區(qū)域必須滿足決定于故
5、稱為光源的時間相干性.72、光源的空間相干性S1S2S??S?設(shè)楊氏實驗中透鏡后單縫寬為其上任意兩個相距的線光源分別在屏上產(chǎn)生寬度均為的明、暗相間的干涉條紋。設(shè)S?的某級明紋在處，S??的同級明紋在處.考慮到有當(dāng)即時，S?和S??的明、暗紋重合。8當(dāng)時，單縫上一系列相距的線光源的明、暗紋重合，不能出現(xiàn)干涉條紋。條件稱為光源的空間相干性。917.1、光的衍射現(xiàn)象17.2、單縫的夫瑯禾費衍射17.3、光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)17.4、光柵衍射17.5、X射線的衍射第17章光的衍射10光在傳播過程中遇到障礙
6、物，光波會繞過障礙物繼續(xù)傳播。如果波長與障礙物相當(dāng)，衍射現(xiàn)象最明顯。17.1、光的衍射現(xiàn)象一、光的衍射現(xiàn)象11菲涅耳指出，對于t時刻波陣面上給定面元dS，它在P點的振幅由下式?jīng)Q定t時刻波前★光源●·PdA(p)?取決于波前上Q點處的強度K(?):方向因子菲涅耳原理----波傳播到某一點的光強為各個子波在觀察點的干涉疊加。二、惠更斯--菲涅耳原理12t時刻波前★光源●·PdA(p)?若取t=0時刻波陣面上各點發(fā)出的子波初位相為零，則面元dS在P點引起的光振動表達式為：P點的合振動就等于波陣面上所有
7、dS發(fā)出的子波引起的振動的疊加13根據(jù)障礙物與光源和觀察屏之間的距離來分1.近場衍射（菲涅耳衍射）PRS觀察比較方便，但定量計算卻很復(fù)雜。障礙物與光源和觀察屏的距離是有限遠時。三、光的衍射的分類142、遠場衍射（夫瑯禾費衍射）實驗室如何觀察夫瑯禾費衍射？RE1LSR2L光源S位于透鏡L1的焦點處觀察屏E位于透鏡L2的焦平面處障礙物與光源和觀察屏的距離是無限遠時。15夫瑯禾費(1787—1826)的貢獻◆1814年他用自己改進的分光系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)并研究了太陽光譜中的暗線（現(xiàn)稱為夫瑯禾費譜線），利用衍射
8、原理測出了它們的波長；◆他設(shè)計和制造了消色差透鏡，首創(chuàng)用牛頓環(huán)方法檢查光學(xué)表面加工精度及透鏡形狀，對應(yīng)用光學(xué)的發(fā)展起了重要的影響；◆他所制造的大型折射望遠鏡等光學(xué)儀器負有盛名。◆他發(fā)表了平行光單縫及多縫衍射的研究成果（后人稱之為夫瑯禾費衍射），第一個定量地研究了衍射光柵，用其測量了光的波長，以后又給出了光柵方程。16§17.2單縫的夫瑯禾費衍射1.實驗裝置aESL1L2一.單縫的夫瑯禾費衍射172.實驗結(jié)果平行單縫的明暗相間直條紋;條紋關(guān)于中央明條紋對稱分布;中央明條紋寬而且亮，其它明條紋窄而且
