物理学18干涉市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学光是一个电磁波,光传输含有波动特征。光是一个电磁波,光传输含有波动特征。我开了两盏灯,为何我开了两盏灯,为何没看见干涉条纹?没看见干涉条纹?干涉是有条件干涉是有条件!频率相同、振动方向相同、位相差恒定。频率相同、振动方向相同、位相差恒定。相干条件:相干条件:干涉现象是波动主要特征之一;干涉现象是波动主要特征之一;日常生活中极难观察到光干涉现象?日常生活中极难观察到光干涉现象?波动光学认为:波动光学认为:第二十章第二十章 光干涉光干涉1第第1页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学20.1 20.1 光源发光微观机制光源
2、发光微观机制原子能量只能含有一些离散值,称为原子原子能量只能含有一些离散值,称为原子能级能级。最简单原子最简单原子-氢原子能级如图:氢原子能级如图:E1 基态基态E2、E3、激发态激发态原子吸收外界能量从低能原子吸收外界能量从低能态跃迁到高能态;态跃迁到高能态;处于激发态原子是不稳定,处于激发态原子是不稳定,自发跃迁到较低能态;原自发跃迁到较低能态;原子从高能态跃迁到低能态子从高能态跃迁到低能态时辐射一列光波。时辐射一列光波。近代物理学认为:近代物理学认为:2第第2页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学第一次发光第一次发光第二次发光第二次发光1、两个独立光源发出两列波,不
3、满足相干条件;、两个独立光源发出两列波,不满足相干条件;2、同一光源两个原子发出两列波,不满足相干条件;、同一光源两个原子发出两列波,不满足相干条件;3、同一原子先后发出两列波,不满足相干条件。、同一原子先后发出两列波,不满足相干条件。结结 论:论:同一原子前后两次发出两列光波同一原子前后两次发出两列光波-振动方向不一样、频率不一样、位相不相关。振动方向不一样、频率不一样、位相不相关。实际光源是多个原子发光,频率和振动方向更不相同。实际光源是多个原子发光,频率和振动方向更不相同。3第第3页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学20.2 20.2 相干光取得方法相干光取得方法
4、将一个原子发出一个波列,设法分成两部将一个原子发出一个波列,设法分成两部分,再将他们叠加起来。分,再将他们叠加起来。基本原理:基本原理:分波阵面法分波阵面法将同一波列波将同一波列波波面波面分成分成两部分,两部分,1、2 两束光两束光满足相干条件。满足相干条件。S12分振幅法分振幅法将同一波列入射在两种将同一波列入射在两种媒质分界面上形成反射媒质分界面上形成反射和折射两束光和折射两束光(分分振幅振幅 A),入射光和反射光满,入射光和反射光满足相干条件。足相干条件。4第第4页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学20.3 20.3 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉 双缝干涉是历史上双缝
5、干涉是历史上第一次第一次观察观察到光干涉现象试验。该试验标志到光干涉现象试验。该试验标志着光波动说开端。着光波动说开端。早期装置早期装置改进装置改进装置托马斯托马斯托马斯托马斯 -杨杨杨杨(英英英英)1773-1829 1773-18295第第5页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学6第第6页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学D20.3.1 杨氏双缝干涉现象杨氏双缝干涉现象条件:条件:S7第第7页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学20.3.2 光强分布光强分布 S1 S2 是同一波面上两个子是同一波面上两个子波源,满足相干条
6、件。波源,满足相干条件。两列相干波在两列相干波在 P 点相干叠点相干叠加,加,P 点光强决定于两列点光强决定于两列波抵达波抵达 P 点位相差。点位相差。波程差波程差k=0,1,2.明条纹明条纹(加强加强)k=1,2,3.暗条纹暗条纹(减弱减弱)8第第8页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学9第第9页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学10第第10页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学杨氏双缝试验条纹位置杨氏双缝试验条纹位置由图中关系:由图中关系:条纹中心间距条纹中心间距左边相减左边相减右边相减右边相减k=0,1,2.明条纹中心位
7、置明条纹中心位置k=1,2,3.暗条纹中心位置暗条纹中心位置11第第11页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学条纹级数:条纹级数:当当 k 取不一样值取不一样值时,对应不一样时,对应不一样条纹条纹0 级明条纹级明条纹2 级明条纹级明条纹1 级明条纹级明条纹1 级明条纹级明条纹2 级明条纹级明条纹1 级暗条纹级暗条纹1 级暗条纹级暗条纹2 级暗条纹级暗条纹2 级暗条纹级暗条纹12第第12页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学双缝干涉条纹特点:双缝干涉条纹特点:1、条纹间距、条纹间距-明条纹间距明条纹间距=暗条纹间距暗条纹间距3、2、条纹分布、条纹分布-
8、明暗条纹交替均匀分布,明暗条纹交替均匀分布,对称分布在中央明条纹对称分布在中央明条纹(0 级明条纹级明条纹)两侧两侧13第第13页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学14第第14页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学15第第15页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第四篇 光学光学20.4 20.4 其它分波阵面干涉其它分波阵面干涉杨氏双缝试验缺点:条纹亮度低、光强弱杨氏双缝试验缺点:条纹亮度低、光强弱20.4.1、菲涅耳双棱镜试验、菲涅耳双棱镜试验菲涅耳菲涅耳(法法)1788-182716第第16页页第二十章第二十章 光的干涉光的干涉第四篇第
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