2022-2023学年高二物理竞赛课件：光的干涉和干涉仪

光的干涉和干涉仪 光的干涉和干涉仪 在两个光波叠加的区域形成稳定的光强分布的现象，称为光的干涉现象 3.1 实际光波的干涉及实现方法 3.2 杨氏干涉实验 3.4 干涉条纹的可见度 3.6 平行平板产生的干涉 3.7 楔形平板产生的干涉 3.10 迈克耳孙干涉仪 本章学习内容 一、干涉条件 三个必要条件： 两叠加光波的频率相同、振动方向相同、位相差恒定。 满足这三个条件的光波称为相干光波，相应的光源为相干光源 3.1 实际光波的干涉及实现方法 相干 不相干 两支蜡烛、两盏灯放在一起，同时照在墙壁上。 无光强度明暗变化的干涉现象 两个频率相同的钠光灯不能产生干涉现象，即使是同一个单色光源的两部分发出的光，也不能产生干涉。 无干涉现象 1.非相干叠加 两个独立光源（即便是两个独立的原子），或同一原子先后发出的光波之间没有固定的位相差，因此，不能产生干涉。 独立(不同 原子发的光) · · 独立(同一原子先后发的光) 于是非相干叠加时的光强为 I=I1+I2 可见，在非相干叠加时，光强是均匀分布的。 对普通光源来说，由于原子发光是间歇的、随机的、独立的，在观察时间 内，相位差不能保持恒定,变化次数极多,可取0～2π间的一切可能值,且机会均等。 I12稳定且不为零！ 2.相干叠加 如果在观察时间 内，合成光强在空间形成强弱相间的稳定分布。这是相干叠加的重要特征。 对于两个平面简谐波 干涉条件（必要条件）： 补充条件： (4) 光程差不太大 (5) 光强差不太大 (6) 偏振方向夹角不能太大 叠加光波的光程差不超过波列的长度，否则由同一波列分成的两个波列不能相遇。如： 氦氖激光的波列长度可达107 km。白光为几个波长。 光强差不能太大是形成可见的干涉条纹对比度的要求。 当两光波振动方向有一定夹角时，即只有两个振动的平行分量能够产生干涉，而其垂直分量将在观察面上形成背景光，对干涉条纹的清晰程度产生影响。 二、光波分离方法 一般地，把源于同一波列的光分成几束光波，然后经过不同的途径再相遇叠加，才能满足干涉的三个必要条件。 光波分离基本方法：分波阵面法和分振幅法 分波阵面（分波前）法：把光波的波面（波前）分为两部分。 分振幅法：利用反射和折射把原光波振幅分为两部分。 1.分波阵面法 在同一波面上两固定点光源，发出的光产生干涉。这种方法即为分波阵面法，如杨氏双缝干涉实验。 p S * 分波面法 2.分振幅法 一束光线经过介质薄膜的反射与折射，形成的两束光线产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜干涉、等厚干涉等。 分振幅法 · p 薄膜 S * 无论是分波前法还是分振幅法，只有光程差小于光波的波列长度，才能满足位相差恒定的条件。 $