16-0 光的本性16-1 光的相干性光源光的单色性相干光波波的干涉复习16-2 杨氏双缝干涉干涉条纹的位置条纹角位置——用角度表示条纹位置——与屏中心距离表示条纹间距干涉条纹的强度分布杨氏双缝干涉的等效实验洛埃镜实验菲涅尔双镜实验16-3 薄膜干涉分波阵面法的薄膜干涉光程透镜的光程等倾干涉（匀厚薄膜干涉）反射光的干涉透射光的干涉等厚干涉（倾角i不变）特例1：垂直干涉特例2：劈尖干涉特例3：牛顿环16.4 干涉现象的应用测量细丝直径，测量小角度检查工件表面质量增透膜和高反射膜增透膜高反射膜16.5 迈克尔逊干涉仪16.6 光的时间相干性和空间相干性光的时间相干性光的空间相干性
16-0 光的本性
16-1 光的相干性
光源
光的单色性
为了描述光的单色性的好坏，在光强为 处划一跳横线，所确定的范围称为谱线宽度
所谓单色光，实际上是指在这个条件下光强比较大
相干光波
对于第四个补充条件的说明：
由于受到人眼以及其它感光仪器的限制，如果两列光波振幅相差很大，那么相干现象很不明显
波的干涉复习
复习大学物理I中相关的内容
16-2 杨氏双缝干涉
干涉条纹的位置
条纹角位置——用角度表示
在上面的规定下，k的值和条纹的级数是对应的；
关键的推导就是：
条纹位置——与屏中心距离表示
直接找到 的关系，转化过来就可以
条纹间距
与k无关，条纹是等间距的
干涉条纹的强度分布
亮条纹和暗条纹之外其它位置的光的情况？
变式：如果光源不在两个单缝的中点？
假设两个波的出发点在S，这个时候初始光程差为零，再等效算出光程差
杨氏双缝干涉的等效实验
这些都是为了克服杨氏双缝干涉中d很小的双缝难以加工的问题作出的改进
洛埃镜实验
洛埃镜是一块下表面涂黑的平玻璃片或者是金属板，从一狭缝发出的光，以掠入射角（近90度的入射角）入射到洛埃镜上，经反射，光的波阵面改变方向，反射光就像是光源的虚像发出的一样，两者形成一对相干光源，它们发出的光在屏上相遇，产生明暗相间的干涉条纹。
两个等效之后的光源是：S1和它的虚像S2
两光束到N点的几何路径相同，但是因为半波损失出现了暗条纹
菲涅尔双镜实验
注意两个半波损失相互抵消了。结果和杨氏双缝实验完全一样
16-3 薄膜干涉
分波阵面法的薄膜干涉
光程
折射率定义：
对波数而言，媒质中的x相当于真空中的nx，定义光程为：
相当于把媒质中的波长折算到真空中，折算的条件是产生同样的相位差
引入光程后：
注意：是真空中的波长
透镜的光程
透镜可改变光的方向，但不产生附加的光程差
不加证明的给出，但其实很好理解：中间的光在空气中走的少，但在介质中走的多；两边的光则反之。
不平行于光轴入射的平行光束经过凸透镜后，会汇聚到焦平面上的一点，但这个点不在主光轴上。这是光学系统中的一个重要特性。
焦平面上汇聚点F'的位置：
- 到光轴的垂直距离：h=ftanθ
- 其中f是透镜焦距，θ是入射光束与光轴的夹角
- 这个特性后面光的单缝衍射以及光栅中还会用到！
抓住光程差！并不困难
等倾干涉（匀厚薄膜干涉）
反射光的干涉
- 的确定
附加光程差是半波损失导致的，而半波损失由不同界面间的相对折射率决定
- 反射光的光程差
省略所有推导……
- 等倾干涉
由上面的公式可以看出，当e相同时， 决定于i角，
相同的i角有相同的光程差，故有相同的干涉条纹，称为等倾干涉
透射光的干涉
若 ， 则 ：
透射光形成的干涉条纹和反射光的干涉条纹互补
（本质原因是附加光程差互补）
反射光是干涉相长，透射光是干涉相消，这也符合能量守恒
等厚干涉（倾角i不变）
倾角 保持不变，因此需要平行光入射
一通推导得到光程差表达式（和等倾干涉一样）：
特例1：垂直干涉
特例2：劈尖干涉
在特例1中，如果n1=n3，分析易知附加波程差为：
讨论：劈尖干涉的条纹结构
- 条纹形状：平行直线
- e=0， ，为暗条纹（半波损失导致的）
- 暗纹位置：
- 条纹间距：
- 暗纹间距
相邻暗纹间的薄膜厚度差：
沿斜面方向的暗纹间距：
b. 明纹干涉：间距也一样
- 条纹的移动
- 条纹的疏密取决于厚度变化的快慢
- 条纹的位置取决于光程差
特例3：牛顿环
空气薄膜的等厚干涉
将一曲率半径很大的球冠放在平板玻璃上，构成牛顿环
- 条纹位置：用条纹处厚度e表示
明纹：
暗纹：
厚度e与k成线性关系；
条纹形状：同心圆环；
中心处e=0，暗条纹（半波损失）
- 条纹位置：用条纹环的半径r表示
厚度e与 成正比，r越大，条纹越密；因为厚度变化越来越快
暗纹的半径：
明纹的半径：
牛顿环中心处r=0，故为暗斑
- 利用牛顿环测量光波波长
- 牛顿环的变式
- 若牛顿环中有媒质而不是空气
- 透射牛顿环的干涉
之前讨论过，和投射的干涉是互补的
- 两层玻璃变成折射率不同的媒质
- 几种特殊的牛顿环
特殊的牛顿环，从光程差出发推导
16.4 干涉现象的应用
测量细丝直径，测量小角度
检查工件表面质量
增透膜和高反射膜
增透膜
选择合适的薄膜，两个表面都有半波损失。
在选择合适的膜的厚度，使得反射光相消，透射光增强
可以看到膜的厚度e还和光的波长有关。因此，一般选择让人眼和感光元件最敏感的黄绿光通过。
高反射膜
分光计的高反膜实际上也是带颜色的
高反膜和增透膜n的选择：让镀膜厚度尽可能小
16.5 迈克尔逊干涉仪
迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。
光程差：
M1每平移 ，光程差改变 ，视野中移过一条明条纹
如果视野中移过N条明条纹，则M1平移距离d为：
16.6 光的时间相干性和空间相干性
光的时间相干性
从不同能级跃迁到基态所产生的光的频率是不同的，因此同一个原子发出的光在不同时间上可以看作几个光束（频率不同）
只有光程差小于波列长 的能产生干涉
相干长度：
相干时间：
光的空间相干性
Question:为什么杨氏双缝干涉的双缝前面还要有一个单缝？
如果单缝足够宽，宽到能够满足：
那么单缝上边沿一点在屏幕中心O处发生干涉相消（本应该干涉加强），整个干涉条纹的情况也类似，干涉条纹消失
临界宽度：
相干间隔：
