圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台第22章光的干涉22.1复习笔记一、杨氏双缝干涉1．实验光路图实验光路图如下。实验中需注意以下三点：（1）S是一线光源，其长度方向与纸面垂直。它发出的光为单色光；（2）细缝S1和S2离光源S等远；（3）通常实验中总是使D＞＞d。图22-12．双缝干涉实验中光的强度分布（1）振动的相差杨氏双缝干涉实验S1和S2是两个同相波源。因此在P处两列光波引起的振动的相差就仅由从S1和S2到P点的波程差决定。则由图得由于从S1和S2传向P的方向几乎相同，所以它们在P点引起的振动的方向就近似相同。（2）相长干涉1/61圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台当从S1和S2到P点的波程差为波长的整数倍时，即两束光在P点叠加的合振幅最大，光强最大，就形成明亮的条纹。这种叠加称做相长干涉。（3）相消干涉当从S1和S2到P点的波程差为波长的半整数倍叠加后的合振幅最小，强度最小而形成暗纹。这种叠加称为相消干涉。（4）条纹的级次上两式中k称条纹的级次。①相长干涉中，k＝0的明条纹称为零级明纹或中央明纹，k＝1，2，…的分别称为第1级、第2级……明纹；②相消干涉中，k是暗纹的级次。（5）干涉实验中明暗条纹的位置分布①明纹中心的位置②暗纹中心的位置③相邻两明纹或暗纹间的距离（6）P点的光强光的强度正比于振幅的平方。P点光强为2/61圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台其中Δφ为两分振动的相差，I1，I2分别为两相干光单独在P点处的光强。（7）定义衬比度，以V表示当I1＝I2时，明纹最亮处的光强为Imax＝4I1，暗纹最暗处的光强为Imin＝0。这种情况下，V＝1，条纹明暗对比鲜明。I1≠I2时，Imin≠0，V＜1，条纹明暗对比差。3．白光干涉实验现象（1）k＝0的中央明纹的中部因各单色光重合而显示为白色。（2）其他各级明纹因不同色光的波长不同，它们的极大所出现的位置错开而变成彩色。（3）各种颜色级次稍高的条纹将发生重叠以致模糊一片分不清条纹。二、相干光1．相干条件干涉现象产生的条件：两列波必须振动方向相同，频率相同，相位差恒定。这些要求即为波的相干条件。满足这些相干条件的波是相干波。2．普通光源的发光机理（1）分子或原子的能量①能级：分子或原子的能量只能具有离散的值，这些值分别称做能级。②基态和激发态：基态是能量最低的状态，激发态是其他能量较高的状态。（2）跃迁的定义处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地回到低激发态或基态。这一过程是从高能级到低能级的跃迁。3/61圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台（3）光（电磁波）的产生①产生的过程原子的能量由于跃迁而减小，同时向外发射电磁波，这电磁波携带着原子所减少的能量。这一过程所经历的时间约为10－8s，也就是一个原子一次发光所持续的时间。②原子发光的特点a．原子的发光都是断续的；b．在普通的光源内，原子的发光远不是同步的。各原子的各次发光完全独立，各次发出的波列的频率和振动方向可能不同。c．尽管在有些条件下（如在单色光源内）可以使光波频率基本相同，但是两个相同的光源或同一光源上的两部分发出的各个波列振动方向与相位不同。因而不能发生干涉。3．普通光源获得相干光（1）普通光源获得相干光的方法的基本原理把由光源上同一点发的光分成两部分，然后再使这两部分叠加起来。（2）实现方法把同一光源发的光分成两部分的方法有两种。12分波阵面法，杨氏双缝实验就是用的这种方法；分振幅法，薄膜干涉实验用的就是这种方法。（3）分波阵面法产生相干光的另外两种实例①菲涅耳双镜实验②劳埃德镜实验4．激光光源产生相干光激光光源的发光面上各点发出的光都是频率相同，振动方向相同而且同相的相干光波。4/61圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台三、光的非单色性对干涉条纹的影响1．准单色光的定义包含有一定频率范围，或波长范围的光，这种光称为准单色光。2．准单色光的组成（1）图形图22-2谱线及其宽度由上图可知，在λ左右的其他波长成分的强度迅速减小。这就构成了一条谱线。（2）谱线宽度强度等于最大强度的一半的波长范围Δλ是谱线宽度。Δλ愈小，光的单色性愈好。3．准单色光的干涉条件由和给出了光的非单色性对干涉条纹的影响。Δλ愈大，即光的单色性愈差，能够观察到干涉条纹的级次k和最大允许的光程差δmax就愈小。只有在光程差小于δmax的条件下才能观察到干涉条纹。因此，δmax称为相干长度。且即相干长度等于波列的长度。5/61
张三慧《大学物理学：热学、光学、量子物理》(第3版)(B版)笔记和课后习题(含考研真题)详解 第(2
