最新光學(xué)3教學(xué)講義PPT課件.ppt

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1、光學(xué)33.空間相干性(1)干涉場的可見度干涉場中各點(diǎn)有不隨時間變化的振幅值，是定態(tài)光波場。為了描述光波場中光強(qiáng)強(qiáng)弱的對比，引入可見度的概念．我們定義可見度為：當(dāng)條紋最清晰；當(dāng)條紋消失.可見度可以定量地描述干涉條紋的清晰程度．在雙光束干涉場中，光強(qiáng)為對于B點(diǎn):零級極大位置：x＝Ｌb／２a,A,B的零級極大間距：Ｌb／a．這是各光源點(diǎn)的零級錯開的最大距離,也是其他級次錯開的最大距離.當(dāng)條紋寬度恰等于Ｌb／a時條紋消失，干涉消失.因此，有干涉的條件是:４這條件要求就是說,　b增大到a?／d時,Ｖ＝０．或者定義:是

2、有干涉的條件.叫做相干孔徑角.由裝置的尺寸決定.●若b已確定,則裝置尺寸由下式?jīng)Q定●若裝置尺寸已確定,則　b由b?

3、比返回n1、n2、n3為三種透明介質(zhì)的折射率若根據(jù)電磁理論可算出（第五章）：波長為?的單色光以i角入射到膜面上.膜上表面反射光和下表面的透射光，滿足相干條件,具有相同頻率、相同初相，振動方向基本相同.分別匯聚在無窮遠(yuǎn)處或焦平面上.比較各振幅的大小，可看出相干光強(qiáng)主要決定于1，2光的光程差.多光束干涉可以作為雙光束處理.透射光中相鄰光束的強(qiáng)度差大，不能按雙光束處理，反射光的干涉與投射光干涉互補(bǔ).反射光中各光束的振幅:1,2兩光波在相遇點(diǎn)的相位差由上下表面反射的兩光束光程差決定.2.光程差公式證明光程差公式3.

4、斯托克斯倒逆關(guān)系比較兩種情況有:{即{(斯托克斯倒逆關(guān)系式)斯托克斯關(guān)系式表示從界面上表面的反射光和從界面下表面的反射光，振幅相等，相位相反.兩束同頻率光波,一個由光密媒質(zhì)射向光疏媒質(zhì),另一個由光疏射向光密媒質(zhì)．若在入射點(diǎn)處兩光同相位，則反射時兩光在該點(diǎn)反相位，即有?的相位突變.負(fù)號的意義:{光從光密媒質(zhì)反向光疏媒質(zhì)時,反射光在入射點(diǎn)處多走了半個波長.光程差公式：我們規(guī)定:因此在計算１,２兩光的相位差時，應(yīng)計入這變化．我們認(rèn)為?的相位變化，是由于光在該處少走了(或多走了)半個波長的光程.式中±?/2項(xiàng)的正負(fù)

5、與薄膜及所在介質(zhì)的折射率有關(guān)大中小小中大大小大小大小規(guī)定:????返回4.相干光強(qiáng)極值條件相干光強(qiáng):(1)當(dāng)cos?=1，?＝２k?，?＝k?時，(2)當(dāng)cos?=-1，?＝(2k+1)?，光強(qiáng)取得極小值，為相干減?。懻?光強(qiáng)取得極大值，為相干加強(qiáng)；?=(k+1/2)?時，(式中k＝±1,±2,±3,…)1、2兩光束的光程差為（明條紋中心）（暗條紋中心）由于所以最小光強(qiáng)可視為零.可見度V=1.0．5.等傾干涉條紋的特征等傾干涉明條紋中心滿足具有相同傾角的光線,會聚在無窮遠(yuǎn)處(或焦平面上)的同一條干涉條紋上

6、，條紋的形狀為具有相同傾角的點(diǎn)的軌跡．(1)(2)圖薄膜干涉，透射光干涉光強(qiáng)圖樣與反射光干涉圖樣互補(bǔ)．圖(3)反射光強(qiáng)分布透射光強(qiáng)分布薄膜透鏡觀察等傾圓條紋的裝置焦平面單色點(diǎn)光源·半反半透膜人眼直接看膜面時,由于視場角小,因此一般僅能看到一級等傾條紋.若光源為白色,人眼在不同的反射方向上,會看到不同顏色的干涉極大.§3.3薄膜干涉(等厚干涉)等厚干涉虛干涉由于厚的且厚度不等的膜,空間相干性和時間相干性極差.所以我們只討論膜很薄的情況.表面干涉光程差為很小，QA=QC,[QA]-[QP]=-[CP]=-n1(

7、AP)sini1=-n2(AP)sini表面干涉ABCi1iQ可以證明,厚度不等的薄膜,干涉條紋的變化與傾角的變化關(guān)系不大,主要取決于厚度的變化.又由于通常只討論光束垂直入射的情況.因此,光程差公式可以簡化．（明條紋中心）（暗條紋中心）等厚干涉條紋的形狀為等厚點(diǎn)的軌跡形狀.1.尖劈空氣中兩塊平板玻璃,組成一空氣膜尖劈.波長為?的單色光垂直入射到尖劈表面.在膜的表面附近,可以觀察到與棱邊平行的直條紋.棱邊是暗紋中心.尖劈干涉光程差公式：（明條紋中心）（暗條紋中心）對前式兩邊微分,得上式為相鄰兩條紋對應(yīng)的膜厚度

8、差.對任何形狀膜的等厚干涉都適用.條紋間距公式:若膜折射率不為n，上面兩公式應(yīng)分別為條紋中疏邊密,中心Ｏ點(diǎn)為暗紋中心.2.牛頓環(huán)平凸透鏡將凸面放置在平板玻璃上．透鏡凸面半徑米的量極，與平板玻璃之間形成很薄的空氣隙．光垂直入射到透鏡的平面上形成同心圓形干涉條紋條紋．返回明文中心滿足暗紋中心滿足由幾何關(guān)系得d很小,略去d2,得圖明條紋半徑為:暗條紋半徑為:牛頓環(huán)干涉條紋中心是暗紋,邊沿級次高,靠中心級次低．白光作光源