薄膜干涉和杨氏双缝干涉的区别,大学物理(光学) -爱游戏平台

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一:双缝干涉。1:相干光。*2:光程差。例题1:

*3杨氏双缝干涉:。注:反射就是明纹,透射是暗纹。例题1:例题2:例题3:例题4:例题5:

二:薄膜干涉。1:等倾干涉。注:如果上下表面存在一个半波损失就加上那个(二分之一拉姆他)如果上下表面存在两个半波损失就不加那个(二分之一拉姆他)例题1:例题2:例题3:例题4:

2:劈尖干涉。例题1:例题2:例题3:

3:牛顿环。例题1:例题2:例题3:

3:迈克尔逊干涉仪。例题1:

*三:单缝衍射、光栅衍射。1:单缝衍射。例题1:例题2:例题3:例题4:

2:光栅衍射。例题1:例题23:*例题4:

四:偏振光。1:马吕斯定律。例题1:

2:布儒斯特定律。例题1:例题2:例题3:

一:双缝干涉。

1:相干光。

*2:光程差。

例题1:

*3杨氏双缝干涉:。

注:反射就是明纹,透射是暗纹。

例题1:

例题2:

例题3:

例题4:

例题5:

二:薄膜干涉。

1:等倾干涉。

注:如果上下表面存在一个半波损失就加上那个(二分之一拉姆他)如果上下表面存在两个半波损失就不加那个(二分之一拉姆他)

例题1:

例题2:

例题3:

例题4:

2:劈尖干涉。

例题1:

例题2:

例题3:

3:牛顿环。

例题1:

例题2:

例题3:

3:迈克尔逊干涉仪。

例题1:

*三:单缝衍射、光栅衍射。

1:单缝衍射。

例题1:

例题2:

例题3:

例题4:

2:光栅衍射。

例题1:

例题23:

*例题4:

四:偏振光。

1:马吕斯定律。

例题1:

2:布儒斯特定律。

例题1:

例题2:

例题3:

一、杨氏双缝实验

? ? ? 在这实验中,由光源s发出的光的波阵面同时到达和,通过?和将发生衍射现象,和就成为两个新的波源,这两个新波源发出的光满足相干光的条件.由于相干波源和是从发出的波阵面上取出的两部分,所以 把这种获得相干光的方法称为分波阵面法.

二、干涉明暗条纹的位置

光程差:

(屏幕上一点到对称中心的距离为x,对称中心到屏幕的垂直距离为d,相干光源之间的距离为d)

(1)此点为明纹条件(相干加强)

即各级明纹中心离o点的距离为:

(2)此点为暗纹条件(相干抵消)

即各级暗纹中心离o点的距离为:

两相邻明纹或暗纹间距:

所以干涉条纹都是等距离分布的

三、干涉条纹的强度分布

两光波相干叠加后的强度为:

(为每个波分别照射时的光强)

由此可知,在两光波相位差为,即波程差处,光强是出现光强最大的位置.而对应于相位差,即波程差处,光强,是光强最小的位置.

四、劳埃德镜实验

mn为一块平玻璃板,用作反射镜,是一狭缝光源,从光源发出的光波,一部分掠射(即入射角接近90°) 到玻璃平板上,经玻璃表面反射到达屏上;另一部分直接射到屏上.这两部分光也是相干光,它们同样是用分波阵面得到的。反射光可看成是由虚光源发出的。和构成一对相干光源,对干涉条纹的分析与杨氏实验也相同。

在劳埃德镜实验中,如果把屏幕移近到和镜面边缘n相接触,这时从和发出的光到达接触处的路程相等,应该出现明纹,但实验结果却是暗纹,其他的条纹也有相应的变化。

由 镜面反射出来的光和直接射到屏上的光在n处的相位相反,即相位差为.由于直射光的相位不会变化,所以只能认为光从空气射向玻璃平板发生反射时,反射光的相位跃变了.?

光从光疏介质射到光密介质界面反射时,在掠射(入射角) 或正入射(? ) 的情况下,反射光的相位较之入射光的相位有的突变,这一变化导致了反射光的波程在反射过程中附加了半个波长,故常称为 “ '半波损失”。

在掠射情况下,无论是从光密到光疏还是从光疏到光密,都有半波损失。

反射情况下,从光密到光疏介质,无半波损失。

?任何情况下,透射光无半波损失。

导言:这个知识块可谓是让广大学生同胞包括我恨铁不成钢,所以本人想通过讲述它的前因后果来让大家以及自己能对干涉现象有更生蹭的了解,同时激发自己对于物理的兴趣。

地图:接着让我们来了解一下那些是难点。干涉现象的概念很好理解,就是两个波才传播过程中相互作用所引发的一系列作用效果,而波可以有声波、光波以及水波,所以概念理解方面不算难点。难点1:计算,计算什么?计算波程差以及干涉相长点以及干涉相消点。难点2:多模型化,干涉现象可以按波的种类分类研究,如光波以及水波;也可以按照研究方法分,如分波面法以及分振幅法,同时一个研究方法同时还会有许多实例,如杨氏双缝干涉、薄膜干涉,劈尖干涉以及牛顿环,可以说是错综复杂。但我们的策略是农村包围城市,通过一些简单的地方与难点建立联系,把难点与难点分离,从而达到自己的战略目的。

讲述:

首先,上一下干涉的图。

差不多对干涉已经有了一个自己的印象了,两个波相互作用所引发的效果(干涉图样),接着我们来看一下这个事情的因,也就是条件:1.两个波同向振动。2.两个波频率相同。3.两个波相位差保持不变。4.两个波的振幅相差不太大(在干涉条纹中使用)。不过我们现在先不讲深了,因为再讲就涉及到计算了,我们先把多模型化(难点2)给解决了。我们先看一下分波面法领域下的杨氏双缝干涉

一样的套路,只不过就是将水波换成光波了,不过它和水波来比多了一个原理图,而原理图是拿来为光程差服务的,先不讲深了,具体计算还是拿到下文。光波的形成条件都是一样的,都是上面四条。这里还要注意的是不用把原理图中的那个线想成光波,光波是左图,和线没有关系,那个线只是表示波源到p点的距离。接着,我们来挑战一下分振幅法。

?

分振幅法有三个模型,分别如上图所示,而这三张图也都是拿来为光程差服务的,而光程差的复杂也会导致波的叠加的计算复杂。到此为止,我们已经把难点二,多模型化给解决了,知识框架已经搭建起了,这样子的话,只要我们掌握了一个类型的计算,那么其它类型的直接类比过去就可以直接解决了。接着我们要向深处探索。

回到普通干涉的图,我们先从因入手,那么就是这四个条件是否都是缺一不可,我们先拿出波函数来分析一下:y = acos(w(t-x/u) φ),为了让两个波形成的图像稳定且有规律,必然会让两个波的频率,也可以说角速度相同(条件1),而且还要保证波的传播速度相同,也就是u,相同,而以上两个条件则会造成相位差保持恒定(条件2),接着是振动方向一样(条件3),这个是确保两个波不会相互抵消,至于振幅相差不大(条件4)则是为了使图样明显。这样我们就可以分离出两个波的方程,波1:y1 = a1cos(w(t - x1/u) φ1), 波2:y = a2cos(w(t - x2/u) φ2)(注意条件中没有说振幅必须相同或者初相位为0)。这样子我们就有了研究波的叠加的资本了,不过为了方便研究,我们先要把两个方程改造一下,即波1:y1 = a1cos(2π(t/t) - 2π(x1/l) φ1)波2:y2 = a2cos(2π(t/t) - 2π(x2/l) φ2),那么什么时候振动加强,什么时候振动减弱呢?我们从相位差入手,当deltaφ=2kπ时,振动加强,而当deltaφ = (2k 1)π 时,振动抵消(减弱),而1与2的deltaφ = φ1 - φ2 - 2π(x1-x2) / l,为了研究方便,我们令φ1 - φ2 = 0,就有了 deltaφ = 2π(x1-x2) / l(注意这里因为余弦函数的周期性,所以不用考虑±号),接着我们来看振动加强点,令2π(x1 - x2)/ l = 2kπ,则有x1 - x2 = 2k*(l/2) = kl(前一个式子主要是与2kπ进行对照),而振动减弱点,令2π(x1 - x2)/ l = (2k 1)π,则有x1 - x2 = (2k 1)*(l/2) = (k 1/2) *l。于是我们就彻底的把干涉给搞懂了,接下来就只剩类比了。

总结一下计算过程,我们先从波函数入手推导出两个波的公式,接着再通过波程差以及函数规律推导出振动加强点以及振动减弱点所要满足的条件,前者为 deltax = 2k *(l/2) = kl,后者为 deltax = (2k 1)*(l.2) = (k 1/2)l。然后接下来我们在其它具体模型中要干的无非就是把deltax用其他的所给条件给替换点,并推导出改模型中振动加强以及振动减弱的条件即可。把它当成例题就行。不过下文中deltax都会用deltal表示。

第一题:杨氏双缝干涉。

该题中求deltax的难处就在于自己对特殊几何以及相似三角形的理解,同时还涉及到一些数学分析的知识,比如当sita 趋近于0时,sinsita = tansita。不过没有关系,我们只要一一对应就行了,d对应d’,然后deltal 对应 x,不难得出,d:d' = deltal:x,从而得到我们想要的deltal = x * (d/d') =kl, 这里因为x在实验中比较明显,我们就直接用deltal来表示x,即x = deltal *(d'/d),当 x = (2k)(l/2) * (d'/d)时振动加强,当 x = (2k 1)(l/2)*(d’/d)振动减弱。根据x的特性,我们得到新名词条纹间距,即亮条纹与亮条纹之间的距离(暗条纹也行), distance = l*(d'/d)。

第二题:薄膜干涉。

这个题和上面那个题来比就难上不少,因为它还需要二个前置知识,光的折射定律:n1sinsita1 = n2sinsita2, 半波损失:n1

第三题:劈尖干涉

这个题直接结束,根据第二题有 deltal = 2n2e (l/2).然后是,e = (deltal - l/2)/(2*n2).和条纹间距一样,我们可以得出条纹间距的薄膜厚度为deltae = l / (2n2),然后直捣黄龙,条纹间距deltae = l / 2n2cosγ 。

第四题:牛顿环

屑笔主不会做的说^

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