【分析】将会聚透镜(凸透镜)中央部分切去后再胶合,此时相当于两个透镜,其主光轴分别上、下移动,此时点光源经过两个透镜后即可成像。由于单色光源经过透镜所成像是对称的,所以只分析一个透镜成像情况即可,由成像公式结合题中条件可求出所成像的虚、实以及像的位置。
n因为是同一单色光源成像,所以由透镜所成的两个像发出的光可以看做相干光源,其在屏上可以形成干涉条纹。因为明、暗条纹至两点光源的距离差恒定,所以由数学知识可分析其形成的条纹形状,结合条纹间距公式也可求出条纹间的距离。
图中透镜由A、B两部分胶合而成,这两部分的主轴分别在系统中心线下、上方0.5毫米处,点光源P经A、B所成的两个像是对称的,可视为两个相干光源。
n在光屏上出现的干涉图样是一族如下图甲的双曲线。
n由公式可知:
n
n根据放大率可知两虚像的横向位置为:
n
n即所成虚像离各自主轴1毫米,
n如下图乙所示,也即离光学系统主轴0.5毫米,两虚像间距离d=1毫米。
n由公式
n
n
【点评】1.普通光源为什么不能做为相干光:
n当原子中大量的原子(分子)受外来激励而处于激发状态。处于激发状态的原子是不稳定的,它要自发地向低能级状态跃迁,并同时向外辐射电磁波。当这种电磁波的波长在可见光范围内时,即为可见光。
n原子的每一次跃迁时间很短()。由于一次发光的持续时间极短,所以每个原子每一次发光只能发出频率一定、振动方向一定而长度有限的一个波列。
n由于原子发光的无规则性,同一个原子先后发出的波列之间,以及不同原子发出的波列之间都没有固定的相位关系,且振动方向与频率也不尽相同,这就决定了两个独立的普通光源发出的光不是相干光,因而不能产生干涉现象。
n2.获得相干光源的三种方法:
n(1)波阵面分割法:
n将同一光源上同一点或极小区域(可视为点光源)发出的一束光分成两束,让它们经过不同的传播路径后,再使它们相遇,这时,这一对由同一光束分出来的光的频率和振动方向相同,在相遇点的相位差也是恒定的,因而是相干光。
n如:杨氏双缝干涉实验。
n(2)振幅分割法:
n一束光线经过介质薄膜的反射与折射,形成的两束光线产生干涉的方法。
n如:薄膜干涉。
n(3)采用激光光源:激光光源的频率,位相,振动方向,传播方向都相同。