分波面双光束干涉

§1.3分波面双光束干涉主要内容•光源与机械波源的区别；•获得相干光的方法；•分波面法双光束干涉的典型实验。一、光源与机械波源的区别普通的独立光源是不相干的，而独立的机械波源很容易满足相干条件。例如：为什么两盏灯同时照射却不见干涉图样，而水波的干涉很容易发生。能否观察到光束的干涉现象，受着两方面的条件限制，即光源的相干性和接收器的时间响应能力（即可以分辨的最小时间常数）。原因：普通光源的发光机制导致两光源发出的光不容易同时满足相干条件。二、获得相干光源的方法分波面法：同一波面上的不同部分分出两束光波；分振幅法：同一束光经过反射面和透射面而分开再叠加会产生干涉。分振动面法：偏振光的干涉属于此类。三、分波面法双光束干涉的典型实验•杨氏双缝干涉实验√•菲涅尔双面镜实验•菲涅尔双棱镜实验•劳埃德镜实验√1.杨氏双缝干涉实验实验装置：杨（T.Young）在1801年首先用实验方法研究光的干涉。如果用激光光源，可直接把激光投射在双缝上氦氖激光器1s2s光强分布图IO2-24-44I12cos4AI122212.劳埃德镜ss¢MM¢DP0PD¢劳埃德镜实验结果揭示了光在介质（玻璃）表面反射时的一个重要特性。ss¢MM¢DP0PD¢M¢实验观察到处为一暗纹反射光的光程在介质表面反射时损失了半个波长----这种现象称为半波损失半波损失产生的条件：当光从折射率小的光疏介质，正入射或掠入射于折射率大的光密介质时，则反射光有半波损失。1n2n21nn光程差公式：022dSPSPyr例1.1P25在杨氏干涉实验中，两小孔的间距为0.5mm，光屏里小孔的距离为50cm.当以折射率为1.60的透明薄片贴住小孔S2时，发现屏上的条纹移动了1cm，试确定该薄片的厚度。1S2S0P0rPy0d解：根据题意P点的光程差变化为00.5100.01500dyrP点的光程差变化等于S2到P的光程的增加，即00ndd即001dndyr所以2001.67101ddymmnr例题1.2沿南北方向相隔3.0km有两座无线发射台，它们同时发出频率为2.0×105Hz的无线电波。南台比北台的无线电波的相位落后。求:在远处无线电波发生相长干涉的方位角(相对于东西方向，即水平方向）。2πθθdWENS解：由题意可知：35d3030102010..,.kmmHzγ==?=?2NoSo-=πφφθθdWENS到达远处的相位差为：22dsinππΔφθλ=+而相长干涉要求：()2012jj==北L,,,Δφπ222dSinj+=即ππθπλ1222csinjdθγ骣琪\=-琪琪桫11242j骣琪=-琪琪桫11242sinjθ骣琪\=-琪琪桫1122,sinππθθ-由于-或1012jj\=-只能取：,,,137888,,,θ-5sin=-8相应的：对应的：39722261=-?鞍?,.,,θ以上为东方，西方也应出现相长干涉此题结果说明：只有相长干涉处接收的信号最好。θθ例题1.3(自学)澳大利亚天文学家通过观察太阳发出的无线电波，第一次把干涉现象用于天文观测。这无线电波一部分直接射向他们的天线，另一部分经海面反射到他们的天线（如图）。设无线电的频率是6.0×107Hz，而无线电接收器高出海面25m，求观察到相消干涉时太阳的掠射角的最小值。解：由题意可知：76010.Hzγ=?1(1)sinhθdh反射光和直射光到达天线时的相位差为：半波损失1(1)sinh2π2πΔπλλ相消干涉时满足：()2j+1=Δφπ1(1)sinh即2ππ2j1λjvhchj22sin157j==?min.θ当时应用：射电干涉仪（由两面射电望远镜放在一定距离上组成的系统）的发展，使测量射电天体位置的精度稳步提高。用它测量射电天体的位置，已能达到千分之几角秒的精度。中国紫金山天文台