1.3 分波面双光束干涉
分波面法双光束干涉

求 (1) d =1.0 mm 和 d =10 mm两种情况下,相邻明条纹间距分 别为多大?(2) 若相邻条纹的最小分辨距离为 0.065 mm, 能分清干涉条纹的双缝间距 d 最大是多少?
解 (1) 明纹间距分别为
x D 600 5.893104 0.35mm
d
1.0
x D 600 5.893104 0.035mm
x D
d
一系列平行的 明暗相间条纹
(2) 已知 d , D 及Δx,可测 ;
(3) Δx 正比于 和 D ,反比于 d ;
(4) 当用白光作为光源时,在零级白色中央条纹两边对称地 排列着几条彩色条纹。
5
2021/3/11
红光入射的杨氏双缝干涉照片
白光入射的杨氏双缝干涉照片
6
2021/3/11
您能判断0级 条纹在哪吗?
§19.2 分波面法双光束干涉 一、杨氏实验 二、其他类似装置
干涉主要包含以下几个主要问题
•实验装置;
•确定相干光束,求出光程差(相位差);
•分析干涉花样,给出强度分布; •应用及其他。
杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉
现象,并首次测量了
1
2021/3/11
光波的波长。
一、 分波阵面法(杨氏实验)
1. 实验装置 ( 点源 分波面 相遇)
s1
S
s2
2. 强度分布 步骤
2
2021/3/11
明条纹位置
明条纹位置
明条纹位置
确定相干光束 计算光程差 根据相长、相消条件确定坐标
•理论分析
r12
D2
y2
(x
d )2 2
S2 •
r22
光学教程第三版(姚启钧著)课后题答案下载

光学教程第三版(姚启钧著)课后题答案下载《光学教程》以物理光学和应用光学为主体内容。
以下是为大家的光学教程第三版(姚启钧著),仅供大家参考!点击此处下载???光学教程第三版(姚启钧著)课后题答案???本教程以物理光学和应用光学为主体内容。
第1章到第3章为应用光学部分,介绍了几何光学基础知识和光在光学系统中的传播和成像特性,注意介绍了激光系统和红外系统;第4~8章为物理光学部分,讨论了光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律,光的干涉、衍射、偏振特性及光与物质的相互作用,并结合介绍了DWDM、双光子吸收、Raman放大、光学孤子等相关领域的应用和进展。
第9章则专门介绍航天光学遥感、自适应光学、红外与微光成像、瞬态光学、光学信息处理、微光学、单片光电集成等光学新技术。
绪论0.1光学的研究内容和方法0.2光学发展简史第1章光的干涉1.1波动的独立性、叠加性和相干性1.2由单色波叠加所形成的干涉图样1.3分波面双光束干涉1.4干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性1.5菲涅耳公式1.6分振幅薄膜干涉(一)——等倾干涉1.7分振幅薄膜干涉(二)——等厚干涉视窗与链接昆虫翅膀上的彩色1.8迈克耳孙干涉仪1.9法布里一珀罗干涉仪多光束干涉1.10光的干涉应用举例牛顿环视窗与链接增透膜与高反射膜附录1.1振动叠加的三种计算方法附录1.2简谐波的表达式复振幅附录1.3菲涅耳公式的推导附录1.4额外光程差附录1.5有关法布里一珀罗干涉仪的(1-38)式的推导附录1.6有同一相位差的多光束叠加习题第2章光的衍射2.1惠更斯一菲涅耳原理2.2菲涅耳半波带菲涅耳衍射视窗与链接透镜与波带片的比较2.3夫琅禾费单缝衍射2.4夫琅禾费圆孔衍射2.5平面衍射光栅视窗与链接光碟是一种反射光栅2.6晶体对X射线的衍射视窗与链接与X射线衍射有关的诺贝尔奖附录2.1夫琅禾费单缝衍射公式的推导附录2.2夫琅禾费圆孔衍射公式的推导附录2.3平面光栅衍射公式的推导习题第3章几何光学的基本原理3.1几个基本概念和定律费马原理3.2光在平面界面上的反射和折射光导纤维视窗与链接光导纤维及其应用3.3光在球面上的反射和折射3.4光连续在几个球面界面上的折射虚物的概念3.5薄透镜3.6近轴物近轴光线成像的条件3.7共轴理想光具组的基点和基面视窗与链接集成光学简介附录3.1图3-6中P1和JP1点坐标的计算附录3.2棱镜最小偏向角的计算附录3.3近轴物在球面反射时物像之间光程的计算附录3.4空气中的厚透镜物像公式的推导习题第4章光学仪器的基本原理4.1人的眼睛4.2助视仪器的放大本领4.3目镜4.4显微镜的放大本领4.5望远镜的放大本领视窗与链接太空实验室——哈勃太空望远镜 4.6光阑光瞳4.7光度学概要——光能量的传播视窗与链接三原色原理4.8物镜的聚光本领视窗与链接数码相机4.9像差概述视窗与链接现代投影装置4.10助视仪器的像分辨本领视窗与链接扫描隧显微镜4.11分光仪器的色分辨本领习题第5章光的偏振5.1自然光与偏振光5.2线偏振光与部分偏振光视窗与链接人造偏振片与立体电影5.3光通过单轴晶体时的双折射现象5.4光在晶体中的波面5.5光在晶体中的传播方向5.6偏振器件5.7椭圆偏振光和圆偏振光5.8偏振态的实验检验5.9偏振光的干涉5.10场致双折射现象及其应用视窗与链接液晶的电光效应及其应用5.11旋光效应5.12偏振态的矩阵表述琼斯矢量和琼斯矩阵附录5.1从沃拉斯顿棱镜出射的两束线偏振光夹角公式(5-15)的推导习题第6章光的吸收、散射和色散6.1电偶极辐射对反射和折射现象的解释6.2光的吸收6.3光的散射视窗与链接光的散射与环境污染监测6.4光的色散6.5色散的经典理论习题第7章光的量子性7.1光速“米”的定义视窗与链接光频梳7.2经典辐射定律7.3普朗克辐射公式视窗与链接xx年诺贝尔物理学奖7.4光电效应7.5爱因斯坦的量子解释视窗与链接双激光束光捕获7.6康普顿效应7.7德布罗意波7.8波粒二象性附录7.1从普朗克公式推导斯忒藩一玻耳兹曼定律附录7.2从普朗克公式推导维恩位移定律习题第8章现代光学基础8.1光与物质相互作用8.2激光原理8.3激光的特性8.4激光器的种类视窗与链接激光产生106T强磁场8.5非线性光学8.6信息存储技术8.7激光在生物学中的应用视窗与链接王淦昌与惯性的束核聚变习题主要参考书目基本物理常量表习题答案1.阳光大学生网课后答案下载合集2.《光学》赵凯华钟锡华课后习题答案高等教育出版社3.光学郭永康课后答案高等教育出版社4.阳光大学生网课后答案下载求助合集。
绪论01光的干涉

1.位相差相同的点 必有相同的光强; 2.等相差面就是等 光强面.
干涉相长
2、不相干叠加
二光振动频率不同、位相差 随时变化,
干涉相消
强度直接相加
43
复习回顾
一、光程差、位相差 1、光程 2、光程差
空气中:
3、位相差
空气中:
二.干涉图样的形成 1、干涉图样形状 双曲线;近轴区域条纹近似视为直线。
有:
(11)
j=+2
j=+1
j= 0
I
j=-1
j=-2 33
讨论:
由 (1)当
(2)当
知 干涉相长,明纹
(12)
干涉相消,暗纹 (13)
j ——干涉级次 34
3.明暗纹在屏上的位置
已知 (14)
相干最大:
(15)
相干最小:
(16)
(17)
35
4.条纹间距
由
(18)
Δy与j无关,条纹均匀分布。 由图:
1. 光矢量
对人的眼睛或感光仪器起 作用的是电场强度。
∴引起光效应的主要是电 场强度 ,而不是磁场强度
光矢量
电场强度矢量
15
2. 光的强度(光照度):即光的平均能流密度
任何波动过程都必定伴随能量的传递.
又
(5)
∴坡印廷矢量的瞬时值
(6)
对简谐振动,平均值
(7)
(对时间平均) A为振幅
(8)
绝对光强
⑵相干叠加光强分布:
1.位相差相同的点 必有相同的光强; 2.等相差面就是等 光强面.
2、不相干叠加 二光振动频率不同、位相差 随时变化,
强度直接相加
物理光学 双光束干涉(1)

D = S2Q2 (n n)l
零级条纹出现条件是
D = ml = 0
即
D = S2Q2 (n n)l = 0 S 2Q2 = (n n)l
考虑到
n n S 2Q2 0
于是,零级条纹(因而所有条纹)应当上移。
(2) 考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹,表明光 程差相差一个波长,因此
因此干涉图样可见度变低。
洛埃镜
S
d
S’
M
D 洛 埃 镜 的 干 涉
1.分波面法双光束干涉 这些实验的共同点是: ①在两束光的叠加区内,到处都可以观察到干涉条 纹,只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。这 种在整个光波叠加区内随处可见干涉条纹的干涉, 称为非定域干涉。 ②在这些干涉装置中,都有限制光束的狭缝或小孔, 因而干涉条纹的强度很弱,以致于在实际上难以应 用。
2π 2π
Dr dy / D
2π yd = D = (Dr DR) ( DR) ( 10 ) l l l D
1.分波面法双光束干涉
①如果 S1、S2 到 S 的距离相等,DR=0, 则对应 = 2mπ (m=0, 1, 2) 的空间点
Dl y=m d (11)
为光强极大,呈现干涉亮条纹;
I = I1 I 2 2 I1I 2 cosq cos = I1 I 2 +2 I12 (3)
1.分波面法双光束干涉
对应 = (2m+1)π (m=0, 1, 2) 的空间点
1 Dl y = (m ) 2 d
(12)
为光强极小,呈现干涉暗条纹。
1.分波面法双光束干涉
1 l y = (m ) = (m ) 2 d 2
2023年大学_光学教程第三版(姚启钧著)课后题答案下载

2023年光学教程第三版(姚启钧著)课后题答案下载2023年光学教程第三版(姚启钧著)课后题答案下载本教程以物理光学和应用光学为主体内容。
第1章到第3章为应用光学部分,介绍了几何光学基础知识和光在光学系统中的传播和成像特性,注意介绍了激光系统和红外系统;第4~8章为物理光学部分,讨论了光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律,光的干涉、衍射、偏振特性及光与物质的相互作用,并结合介绍了DWDM、双光子吸收、Raman放大、光学孤子等相关领域的应用和进展。
第9章则专门介绍航天光学遥感、自适应光学、红外与微光成像、瞬态光学、光学信息处理、微光学、单片光电集成等光学新技术。
光学教程第三版(姚启钧著):内容简介绪论0.1 光学的研究内容和方法0.2 光学发展简史第1章光的干涉1.1 波动的独立性、叠加性和相干性1.2 由单色波叠加所形成的干涉图样1.3 分波面双光束干涉1.4 干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性 1.5 菲涅耳公式1.6 分振幅薄膜干涉(一)——等倾干涉1.7 分振幅薄膜干涉(二)——等厚干涉视窗与链接昆虫翅膀上的彩色1.8 迈克耳孙干涉仪1.9 法布里一珀罗干涉仪多光束干涉1.10 光的干涉应用举例牛顿环视窗与链接增透膜与高反射膜附录1.1 振动叠加的三种计算方法附录1.2 简谐波的表达式复振幅附录1.3 菲涅耳公式的推导附录1.4 额外光程差附录1.5 有关法布里一珀罗干涉仪的(1-38)式的推导附录1.6 有同一相位差的多光束叠加习题第2章光的衍射2.1 惠更斯一菲涅耳原理2.2 菲涅耳半波带菲涅耳衍射视窗与链接透镜与波带片的比较2.3 夫琅禾费单缝衍射2.4 夫琅禾费圆孔衍射2.5 平面衍射光栅视窗与链接光碟是一种反射光栅2.6 晶体对X射线的'衍射视窗与链接与X射线衍射有关的诺贝尔奖附录2.1 夫琅禾费单缝衍射公式的推导附录2.2 夫琅禾费圆孔衍射公式的推导附录2.3 平面光栅衍射公式的推导习题第3章几何光学的基本原理3.1 几个基本概念和定律费马原理3.2 光在平面界面上的反射和折射光导纤维视窗与链接光导纤维及其应用3.3 光在球面上的反射和折射3.4 光连续在几个球面界面上的折射虚物的概念 3.5 薄透镜3.6 近轴物近轴光线成像的条件3.7 共轴理想光具组的基点和基面视窗与链接集成光学简介附录3.1 图3-6中P1和JP1点坐标的计算附录3.2 棱镜最小偏向角的计算附录3.3 近轴物在球面反射时物像之间光程的计算附录3.4 空气中的厚透镜物像公式的推导习题第4章光学仪器的基本原理4.1 人的眼睛4.2 助视仪器的放大本领4.3 目镜4.4 显微镜的放大本领4.5 望远镜的放大本领视窗与链接太空实验室——哈勃太空望远镜4.6 光阑光瞳4.7 光度学概要——光能量的传播视窗与链接三原色原理4.8 物镜的聚光本领视窗与链接数码相机4.9 像差概述视窗与链接现代投影装置4.10 助视仪器的像分辨本领视窗与链接扫描隧显微镜4.11 分光仪器的色分辨本领习题第5章光的偏振5.1 自然光与偏振光5.2 线偏振光与部分偏振光视窗与链接人造偏振片与立体电影 5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象 5.4 光在晶体中的波面5.5 光在晶体中的传播方向5.6 偏振器件5.7 椭圆偏振光和圆偏振光5.8 偏振态的实验检验5.9 偏振光的干涉5.10 场致双折射现象及其应用视窗与链接液晶的电光效应及其应用5.11 旋光效应5.12 偏振态的矩阵表述琼斯矢量和琼斯矩阵附录5.1 从沃拉斯顿棱镜出射的两束线偏振光夹角公式(5-15)的推导习题第6章光的吸收、散射和色散6.1 电偶极辐射对反射和折射现象的解释6.2 光的吸收6.3 光的散射视窗与链接光的散射与环境污染监测6.4 光的色散6.5 色散的经典理论习题第7章光的量子性7.1 光速“米”的定义视窗与链接光频梳7.2 经典辐射定律7.3 普朗克辐射公式视窗与链接诺贝尔物理学奖7.4 光电效应7.5 爱因斯坦的量子解释视窗与链接双激光束光捕获7.6 康普顿效应7.7 德布罗意波7.8 波粒二象性附录7.1 从普朗克公式推导斯忒藩一玻耳兹曼定律附录7.2 从普朗克公式推导维恩位移定律习题第8章现代光学基础8.1 光与物质相互作用8.2 激光原理8.3 激光的特性8.4 激光器的种类视窗与链接激光产生106T强磁场8.5 非线性光学8.6 信息存储技术8.7 激光在生物学中的应用视窗与链接王淦昌与惯性的束核聚变习题主要参考书目基本物理常量表光学教程第三版(姚启钧著):目录点击此处下载光学教程第三版(姚启钧著)课后题答案。
《双光束干涉》PPT课件

18
返回
菲涅耳双面镜装置示意图
P
s
P1
M1
L
s1
d
s2
C
M2
P2
11/24/2020
r0
19
返回
劳埃德镜示意图
P'
P
s1
d
ML
P0
s2
d'
狭缝S1被强单色光照射,作为单色线状光源;
S1经M所成的虚像S2与S1构成相干光源;
入射角i1接近90o-掠射,可使很小。
注意
•1当1/2屏4/2与020M接触时,P0点出现暗纹,原因是光在M
• 也就是说,凡入射角相同的光,形成同一干涉 条纹。通常把这种干涉条纹称为等倾干涉。
11/24/2020
25
从点光源发出的单条光线的光路
11/24/2020
26
等倾干涉 从点光源发出的锥面上光线的光路
11/24/2020
27
(2) 等倾干涉条纹的特性
• 一等倾干涉条纹的 形状与观察透镜放 置的方位有关。
时,肉眼或探测仪器就将观察不到稳定的条纹分布。 • 因此11/,24为/20了20 产生干涉现象,要求两叠加光束的频率尽量相等6。
(2) 对叠加光束振动方向的要求
• 当两光束光强相等,则条纹可见度为V=cosθ
• 若θ=0,两光束的振动方向相同时,V=1,干涉条纹最
清晰; • 若θ=π/2,两光束正交振动时,V=0,不发生干涉; • 当0<θ<π/2时,0<V<1,干涉条纹清晰度介于上
• 对应于光源S发出的同一入射角的光束,经平板产生的两束透射
光和两束反射光的光程差恰好相差λ/2,相位差相差π; • 透射光与反射光的等倾干涉条纹是互补的,即对应反射光干涉条
《分波面双光束干涉》课件

在物理实验中,分波面双光 束干涉被用于验证光的波动 性和相干性原理,以及研究 量子力学中的干涉现象。
在工程领域,分波面双光束 干涉被用于光学仪器和传感 器的校准和检测,以及光学 信号处理和通信技术中。
02 分波面双光束干涉的实验装置
光源
总结词
光源是干涉实验中的重要组成部分, 它负责产生用于干涉的光束。
《分波面双光束干涉 》PPT课件
目录
• 分波面双光束干涉的基本概念 • 分波面双光束干涉的实验装置 • 分波面双光束干涉的实验结果与分
析 • 分波面双光束干涉的结论与展望
01 分波面双光束干涉的基本概念
分波面双光束干涉的定义
01
分波面双光束干涉是指将一束光分成两个波面,然后让 这两个波面在空间中相遇,形成干涉现象。
创新成果。
未来研究方向
研究不同类型的光源和光波在 分波面双光束干涉中的表现, 探索提高干涉测量精度和稳定
性的方法。
探讨分波面双光束干涉在生 物医学、环境监测等领域的 应用前景,拓展其应用范围
。
研究分波面双光束干涉与其他 光学干涉技术相结合的可能性 ,开发新型的光学测量和信息
处理技术。
谢谢聆听
使用普通直尺测的方法
• 环境因素:温度和湿度的变化可能影响光学元件的 位置和光学特性,从而影响干涉效果。
误差来源与减小误差的方法
01
减小误差的方法
02
03
使用稳频激光作为光源,确保光强的稳定性 。
使用高精度的测量工具,如显微镜下的测微 器。
04
在恒温、恒湿的环境中进行实验,并定期检 查和调整光学元件的位置。
条纹间距与光程差的关系
通过理论推导,验证了条纹间距与光程差之间的 线性关系,为实验结果提供了理论支持。
双光束干涉1.

1.分波面法双光束干涉
②如果 S1、S2 到 S 的距离不相等,ΔR0,
则对应
y = ml DR (14)
的空间点是亮条纹;
对应
y =(m 1/2)l DR (15)
的空间点是暗条纹。
②如果 S1、S2 到 S 的距离不相等,ΔR0,
即干涉图样相对于 DR=0 的情况,沿着 y 方向发生了 平移。
I = I1 I2 2 I1I2 cos
P = IM Im = 4 =1 IM Im 4
使一个狭缝加宽一倍,振幅变为原来的 2 倍,光强 变为原来的 4 倍,相干度为
I = I1 4I1 2 4I1I1 cos = 5I1 4I1 cos
P = IM Im = 8 = 0.8 IM Im 10
因此干涉图样可见度变低。
②在这些干涉装置中,都有限制光束的狭缝或小孔, 因而干涉条纹的强度很弱,以致于在实际上难以应 用。
1.分波面法双光束干涉 ③当用白光进行干涉实验时,由于干涉条纹的光强 极值条件与波长有关,除了m = 0 的条纹仍是白光以 外,其它级次的干涉条统均为不同颜色(对应着不同 波长)分离的彩色条纹。
白光入射的杨氏双缝干涉照片
于是,零级条纹(因而所有条纹)应当上移。
(2) 考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹,表明光 程差相差一个波长,因此
(n n)l = 20l n = n 20l
l
进而可得
n = 1.000276 20 589310-8 = 1.0008653 2.0
例题 2-2 用单色光做杨氏干涉实验时,如果把两个 等宽狭缝中的一个加宽一倍,干涉条纹会发生什么 变化?给出此时的相干度。 解: 两个狭缝相同时,相干度为
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1.3.1
分波面双光束干涉
通常的独立光源是不相干的
光的辐射起源于物质的原子(或分子) 一般, 原子的辐射互不相关的 一批发出辐射的原子里, 由于能量的损失或由于周围原子的作用, 辐射过程常常中段,延续时间很短(约10^-8s)
另一批原子发光,但已具有新的初相位了, 因此不同原子所发出的辐射之间的相位差, 将在每一次新的辐射开始时发生改变
4.维纳驻波实验 入射波和反射波相遇在一起时,也会发生相 干性叠加而形成驻波。
值得注意的地方是乳胶片和反射平面MMˊ接触的 地方没有感光。表示这里不是波腹,而是波节。 也就是说,入射光和反射光在介质表面上叠加时, 振动方向总是相反的,或者说光在介质表面上垂 直反射时,也产生了半波损失。
例1-1 杨氏实验装置中,两小孔的间距为0.5mm, 光屏离小孔距离为50cm,当以折射率为1.60的透 明薄片贴住小孔s2时,发现屏上条纹移动了1cm, 试确定该薄片的厚度。
d d 2 解: r r ( y r ) r y 2 1 2 r 0 d 2 2 2 r1 r0 ( y ) 有薄片时, 2 d d d2 ) r ( y y ' ) 2 nd 2 (r 2 1 r2 r0 0 ( y )0 r 0 2
2 2 无薄片时 2 0,
也就是说每经过一个极短的时间隔 (太短的时间间隔,人眼和仪器不可分辩), 相位差就会改变, 所以这样的光源是不相干的 六十年代激光的问世, 使光源的相干性大大地提高
1.3.2 获得稳定干涉花样的条件,典型的干涉实验
这个条件就是:在任何时刻到达观察点的, 应该是从同一批原子发射出来但经过不同 光程的两列光波。各原子的发光尽管迅速 地改变,但任何相位改变总是同时发生在 这两列波中,因而到达同一观察点时总是 保持着不变的相位差,只有经过这样特殊 装置的两束光才可能是相干的。
2.菲涅耳双面镜:
r2 r1 j
r0 d 2
d r2 rBiblioteka d sin y r0y
( j 0,1,2,)
r0 y j d
处光强极大
r0 y y j 1 y j d
r0
r0 (r cos l ) r l y d 2r sin 2r sin
获得稳定干涉花样的两种方法:
a.分波面干涉: 波面的各个不同部分作为发射次波的波源, 然后这些次波交叠在一起发生干涉。 (即惠更斯原理) b.分振幅干涉: 次波本身分成两部分,走过不同的光程, 重新叠加并发生干涉。
下面是几种分波面干涉实验装置 1.杨氏实验 (1801年)
次波叠加 (惠更斯原理)
相减,得
d d (n 1)d 0 y ' , 因此, d 0 y ' r0 (n 1)r0
问:透明薄片贴住小孔s2,和 没有贴透明薄片相比,在屏上 某一点,有多少条纹移动?
作业: P66,1,2,3,5,6
若S用平行的激光光源,则相当于S在无穷远,
r l r r , y 2r sin 2r sin 2 sin
3.洛埃镜—半波损失
光在介质表面掠射(入射角90)时,产生半波损失 P1点光程差
d S2 P y 1 S1 P 1 2 r0 2