《波动光学lhj》课件

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1、波动光学第五篇光的干涉光的衍射光的偏振绪言一、光的两种学说牛顿的微粒说惠更斯的波动说现代观点：光具有波粒二象性干涉、衍射、偏振波动性的表现光电效应等则为粒子性的表现二、光学的分类几何光学以光的直线传播和反射、折射定律为基础，研究光学仪器成象规律。物理光学以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象基本规律。波动光学——光的波动性：研究光的传输规律及其应用。量子光学——光的粒子性：研究光与物质相互作用规律及其应用。自从梅曼于1960年研制出红宝石激光器，激光科学和技术得到迅猛发展，从而形成了现代光学，包括：非线性光学、激

2、光光谱学、信息光学、光纤通讯、集成光学等。光波光矢量光振幅（电磁波）同一媒质中的相对光强真空中的光速相干光光程差双缝干涉迈克耳孙干涉仪薄膜干涉第十三章光的干涉§13.1光的相干性光程差一、光的产生相干光源光源的发光机制是原子的能级跃迁。=(E2-E1)/hE1能级跃迁辐射波列波列长L=c光源:能发光的物体。可见光频率范围：3.95×1014---7.50×1014Hz真空中对应的波长范围：760nm---400nm相应光色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫E2单色光：有单一频率的光。复色光：由各种频率组成的光。1.

3、光的产生760400630600570500450430真空中波长(nm)频率(10Hz)7.503.955.004.765.266.006.676.98可见光波段550最敏感632.8656.3486.1589.3546.1氦-氖激光器钠灯汞灯氢灯常用单色光源及波长(nm)2.相干光源两个普通的光源不能构成相干光源。这是由分子或原子发光特点决定的。分子或原子发光特点：（1）间歇性：分子或原子每次发光的时间极短，约10-8秒。发出一段有限长的光波，称为波列。每次的发光时间、振动方向、相位均不确定。（2）独立性：不

4、同分子或原子激发发光是彼此独立的，它们发出的波列的振动方向和初相位具有随机性。因此来自两个独立光源的两束光不满足干涉条件，迭加后无干涉现象。即使是同一光源的不同部分发出的光也不能产生干涉现象。将一点光源发出的光分成两束，即将每个分子或原子发出的每一个波列都一分为二，这样分出的两束光满足相干条件，称相干光，该光源称为相干光源。来自的光为相干光(满足光干涉条件)来自的光为非相干光(不满足光干涉条件)无干涉现象有干涉现象获得相干光源的思想:将一束光一分为二，再使它们相遇。3.获得相干光的方法分波面与分振幅分振幅法薄膜单

5、色点光源分波阵面法获得相干光的两类典型方法获得相干光的方法分波阵面法:从同一波阵面上的不同部分产生的次级波满足相干条件。分振幅法:利用光的反射和折射将同一光束分割成振幅较小的两束相干光。S*P分波阵面法分振幅法薄膜S*P·二、光程和光程差干涉现象的条纹分布决定于两束相干光的相位差。如图：对同一介质，相位差决定于两光之间的几何路程差，即：=r2-r1；不同介质情况怎样呢？S*P则光在折射率为n的介质中的波长为：设光在介质n中传播几何路程x位相改变说明光在折射率为n的介质中走x路程所引起的相位改变与该光在真空中走n

6、x路程所引起的相位改变相同。设光在真空中的波长为，频率为，波速为c=3×108m/s;光在折射率为n的介质中的传播速度为：1.光程光在某一介质中所经历的几何路程x和该介质的折射率n的乘积nx定义为光程。对于各向同性的均匀介质有：所以光程可认为是在相同时间内，光在真空中通过的路程。两束相干光相遇发生干涉，干涉条纹的明暗条件由光程差确定。2.光程差两束相干光在介质中的光程之差叫光程差。3.半波损失光从光疏介质射向光密介质，在界面上反射时有相位π的突变，相位π相当于半个波长的路程，即相当于波程增加（或减少）了λ/2

7、，这种现象称为半波损失。说明：薄透镜不产生附加光程差。如：sas’的光程与sbs’的光程相等。Sacb··SP’P”QP’P”等光程等光程Q焦点焦平面三、光波的叠加S1S2PP点的光强：干涉项非相干光：I=I1+I2—非相干叠加相干光：明暗加强（明条纹）减弱（暗条纹）衬比度差IImaxImin02-24-4如果I02-24-44I1衬比度好§13.2杨氏双缝干涉劳埃镜双镜一、杨氏双缝干涉托马斯·杨英国物理学家、医生和考古学家，光的波动说的奠基人之一。波动光学：杨氏双缝干涉实验测定光波长的

8、第一人生理光学：三原色原理材料力学：杨氏弹性模量考古学：破译古埃及石碑上的文字两列相干柱面波的干涉1.杨氏双缝干涉实验装置S1S2dD若：n=1XOP2.条纹分布C作辅助线S1C明纹暗纹-1级暗纹2级暗纹1级暗纹-2级暗纹1级明纹0级明纹-1级明纹2级明纹-2级明纹明纹暗纹Ik012-1-24I0x0x1x2x-2x-1光强分布：条纹位置：明纹暗纹条纹间距：一系列平行的明