正文 第十五章 波動光學(3 / 3)

說明

1.在討論薄膜幹涉時,除了由於光程差引起的相位差外,還要分析可能存在由於反射時相位突變而引起的附加光程差。

2.分析方法是:光線由光疏媒質射向光密媒質且在光密媒質麵上反射時,則有半波損失。

【楊氏雙縫實驗】這是十八世紀末英國科學家托馬斯楊(1773—1829)利用分解波陣麵法進行光的幹涉實驗。

關於楊氏雙縫幹涉實驗應注意:

1.楊氏雙縫實驗是分波陣麵法幹涉的典型實驗,由它引出的一些基本概念和規律,對於其他分波陣麵幹涉的實驗(如雙棱鏡、雙麵鏡)都是適用的。

2.相鄰兩條幹涉明(暗)紋的間距

式中,條紋間距又稱幹涉條紋的空間周期,光波長亦稱光波的空間周期。

3.在楊氏實驗中,從而使處在同一柱波陣麵上的.發出的子柱麵波的初相位相同,這正是利用分波陣麵法獲得相幹光的典型設計。

4.是雙縫幹涉還是雙縫衍射這是學過衍射後常有的問題。

當縫寬很小時,以致在屏上觀察區域內可認為從一縫發出的次波振幅是均勻的,與一個線光源發出的波基本一樣,便可視為每一縫口上的各子波的相位相同,故屏上的條紋可視為兩束光的幹涉結果,即為雙縫幹涉;當較大時,縫口上的各子波並非嚴格處在同一波陣麵上,相位不盡相同時,則屏上的條紋應認為是無窮多個子波幹涉的結果,此時稱為雙縫衍射。d的大小是相對於光波而言的當為雙縫幹涉,這在通常情況下難以滿足。會使通狹縫的光能很弱,不易觀察到幹涉條紋。因此,平常所說的雙縫幹涉並非是單純幹涉,而是在較小條件下的雙縫衍射退化為雙縫幹涉。

【薄膜幹涉】透明介質薄膜的兩界麵對入射光波進行多次,反射和折射而產生的不等幅多束光幹涉。

說明

1.薄膜幹涉是分振幅法幹涉,雖與雙縫的分波陣麵法產生幹涉方法不同,但二者決定幹涉強、弱的條件是相同的。即,二束疊加的相幹光的光程差為波長的整數倍時,有幹涉極大;光程差為半波長的奇數倍時,有幹涉極小。應注意的是,由於相位突變在反射時產生,所以在分析薄膜幹涉時的光程差中還要計入相位突變所引起的附加光程差。

2.反射光幹涉條紋較為明亮,我們重點討論的多是反射光的幹涉情況。但是,透射光也有幹涉現象。但要注意,對同一幹涉級的反射光程差與透射光程差相差。這樣,當反射光相幹加強,則透射光相幹減弱;反射光相幹減弱,透射光就相幹加強,二者的幹涉圖樣總是明暗相應,形成極大與極小互補。

【等傾幹涉】對於平行薄膜,其幹涉級隻決定於入射角的幹涉。即,凡從光源上不同點發出的具有同一入射角的各分光束均對應同一級幹涉條紋。

因光源上任一點發出的光錐,反射光束仍是光錐,故等傾幹涉圖樣是明暗相間的同心環或圓弧。

【等厚幹涉】單色平行光以一定的入射角照射在透明薄膜上時,其幹涉級隻決定於薄膜的厚度,凡厚度相同之處,幹涉在同一級條紋上。

說明

1.常見的等厚幹涉有劈尖和牛頓環。所以前麵所述的薄膜幹涉的光程差公式對等厚幹涉是在近似條件下成立。

當垂直入射時,這是討論劈尖和牛頓環幹涉規律也是分析一切等厚幹涉規律的出發點。

2.等厚幹涉條紋無固定形狀,決定於薄膜的等厚度的軌跡。

【劈尖】由兩個光學平麵構成的頂角0