光学和光信息科学

《光学和光信息科学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六讲光学和光信息科学光的干涉干涉现象双孔干涉实验xk=+1k=-2k=+2k=0k=-1S1S2S***I杨氏双孔干涉相干条件相干条件要求：1.两成员波的频率（因而波长）相同；2.两成员波的初位相之差桓定；3.两成员波的振动方向相同。----光程相差等于半个波长，亮条纹变暗条纹!----可见光波长数量级:10–7m应用用迈克耳孙干涉仪测量长度（误差不超过±/2）迈克耳孙干涉仪用迈克耳孙干涉仪观察到的烛焰附近的对流气体应该出现暗纹的位置实际的暗纹位置试件标准件利用干涉现象检验平面的平整度CD原理一束激光分为两束当两束光光程差为

2、半波长的奇数倍时:相消干涉,出现暗点偶数倍时:增强干涉,出现亮点CD片上有突点,突点与平点差为半波长的奇数倍与另一束光发生干涉----出现亮暗不同的点光的衍射光通过微小障碍物后发生的现象a垂直单狭缝b更窄的单狭缝c矩孔d三角孔e方孔f正多边形g正方网格惠更斯原理1680年荷兰物理学家惠更斯提出：介质中波动传到的各点都可看作是一个新的波源——子波源；在其后的任一时刻，由于波源发射的子波波阵面组成的包迹就决定新的波面。惠更斯原理爱里斑光通过圆孔后在屏幕上形成的衍射亮斑半角宽△a=0.61w/RW—光波长，R—圆孔半径--圆孔越大爱里斑越

3、小----记者的大炮筒照相机衍射应用①光谱分析：如衍射光栅光谱仪。②结构分析：衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用，故而利用图样分析结构，如X射线结构学。③衍射成像：在相干光成像系统中，引进两次衍射成像概念，由此发展成为空间滤波技术和光学信息处理。④衍射再现波阵面：这是全息术原理中的重要一步。光的偏振平面偏振光：线偏振光(光的电矢量的振动方向不变)，部分偏振光。圆（椭圆）偏振光：偏振光的电矢量的末端在于传播方向的xy平面上的轨迹是圆或椭圆。平面偏振光圆偏振光的波场分布线偏振光部分偏振光自然光应用1、偏振滤光片最简单的应

4、用为在照相机这一类仪器的物镜前，加一片双色性微晶制的偏振片。则可大大减弱反射光，能使湖面上的物体拍摄得更清楚。可消除在夜间行车时汽车头灯耀眼灯光对迎面汽车司机的影响2、偏光眼镜：观看立体电影片(a)用偏振干涉仪观察到的悬浮在水面上的昆虫(b)用偏振干涉显微镜观察到的碳化硅晶体(c)在正交偏振片间观察到的硫代硫酸钠晶体(a)(b)(c)液晶显示器（LCD）通过改变电场改变液晶分子排列改变偏振光偏振方向是否透过入射光偏振片偏振片光透过TN排列盒入射光偏振片偏振片光遮断TN排列盒未施加电压时施加电压时液晶显示器的构造玻璃基板透明电极外周封

5、接剂分子取向层偏振片偏振片分子取向层液晶透明电极玻璃基板反射板全反射和光纤当光由介质n1射入n2临界角icic=sin-1(n2/n1)全反射:入射角i1>ic，入射光全部反射光纤内层n1≈1.8，外层内层n2≈1.4ic≈51°捕获彩虹折射率--指光在真空中的运动速度，和在某种介质中减慢的运动速度之比。英国科学家，2007在11月15日《自然》“超材料”是一种人造的电磁-光学材料，即在透明材料中置入一些微型的金属包含物。负折射率的特性。折射率为正，意味着光基本上还是朝同一方向运动。“超材料”的负折射率特性使得光在一定程度上按原方向

6、折回，这样一来，光的运行速度就慢慢地减缓下来，直至停止。将这种“超材料”夹在两种普通的材料中间，且一端宽一端窄。这种宽度差异可以使光的不同波长停留在不同点上，最后实现“当每个频率成分都被截留时，所有光波的分布呈立体状”，这样就可以在“超材料”上形成一道彩虹。慢化光速意义非凡使光子停止，操纵光子以便把信息输入光子，然后根据需要再将光子发往某地以及某时再发--新一代计算机的曙光。由于光学装置天生就具有难以置信的高带宽，因此，截留光的方法使得光子可以被储存，从而芯片上可以储存海量数据。数据流领域的革命。“过量的数据常常在同一时候抵达某些点

7、”。假设数据是通过光子而非电子传输，那么根据赫斯的理论，就可以通过给光子设置限速，使某些频率的数据传输减速，以便其它数据通过。全息照相全息照相的原理光波所带信息:振幅--光强频率--频色位相振动方向全息记录全息记录通过干涉的方法记录了物光波上各点的全部光信息，包括振幅和位相，这就是所谓波前的全息记录。平面全息图和体全息图平面全息图：根据记录介质感光层的厚度l与干涉条纹间距d之比来区分，当d>>l时，记录介质相当于一薄层，在其厚度方向上没有干涉条纹，称为平面全息图。体全息图：当d<

8、成了一幅体全息图。全息术应用全息电影和全息电视利用体息图的角度选择性和颜色选择性，可以在一张体全息图中贮存许多景物信息，这只须在拍摄每一景物时，把全息照片的位置转动一下。再现时，只须将全息照片放在激光光束中转动，便能把景物互不干扰地