《波动光学干涉》PPT课件

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1、第7章波动光学20世纪60年代激光问世后，光学有了飞速的发展，形成了非线性光学等现代光学。几何光学：以光的直线传播规律为基础，研究各种光学仪器的理论。量子光学：以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作用的规律。波动光学：以光的电磁波本性为基础，研究传播规律，特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。7.1光的干涉“当两列(或几列)满足一定条件的光波在某区域同时传播时,空间某些点的光振动始终加强；某些点的光振动始终减弱，在空间形成一幅稳定的光强分布图样”，称为光的干涉现象。相干条件：(2)频率相同(3)有恒定的位相差(1)振动方向相

2、同满足相干条件的光源就称为相干光源。E1E2------自发辐射跃迁波列波列长L=tc=(E2-E1)/h7.1.1相干光的获得1.普通光源与激光光源光源的最基本的发光单元是分子、原子。（1）普通光源发光时间t10-8s普通光源每个原子发光是间隙式的;普通光源不是相干光源发光频率，光的振动方向，光波的初位相以及光波的传播方向等都可能不同;它们何时发光完全是不确定的;普通光源各个原子的发光是完全独立的,互不相关。独立（不同原子发的光）··独立（同一原子先后发的光）（2）激光光源激光光源是相干光源------受激辐射跃迁。例如:

3、氦氖激光器;红宝石激光器;半导体激光器等等。完全一样的光子=(E2-E1)/hE1E2（频率,相位,振动方向,传播方向都相同）2.光的单色性实际原子发光：是一个有限长的波列，不是严格的余弦函数，只能说是准单色光：在某个中心频率（波长）附近有一定频率（波长）范围的光。衡量单色性好坏的物理量是谱线宽度理想的单色光：具有恒定单一频率的简谐光波，它是无限伸展的。例:普通单色光:10-310–1nm激光：10-910-6nm00II0I0/2谱线宽度造成谱线宽度的主要原因：（1）自然增宽：由能级自然宽度形成。（2）

4、多普勒增宽：分子、原子的热运动引起。（3）碰撞增宽：碰撞也可增加原子能级宽度。由于谱线频率的展宽，一般波列的长度只有几厘米或几毫米。原子处在各激发态有一定的寿命，存在不确定关系：EiEjEi·Ej3.相干光的获得将光源上同一原子同一次发的光分成两部分，再使它们叠加。pS*分波面法分振幅法·p薄膜S*英国科学家ThomasYoung(1773-1829)7.1.2杨氏双缝干涉ss1s2细线光源单色1杨氏双缝干涉（1）条纹(中心)的位置亮纹条件在较小的情况下k称为亮纹的级次亮纹位置暗纹条件暗纹位置相邻两亮纹(或暗纹)之间的距

5、离都是（2）条纹间距白光入射时，0级亮纹为白色，其余级亮纹构成彩带，第二级亮纹就会出现重叠（为什么？）。干涉级次越高重叠越容易发生。中央明纹复色光2.复色光源的干涉条纹相位差在分析光的叠加时十分重要，为便于计算光通过不同媒质时的相位差，引入光程概念。7.1.3光程光程差…真空中波长媒质中光从a到b相位改变光通过媒质时频率不变，但波长要改变，设为。媒质··dab从相位看：媒质中距离d包含的波长数与真空中距离nd包含的波长数相同，即二者产生相同的相差。nd—在折射率为n的媒质中，光走距离d的等效真空路程，称为光程【例】nS1S2r1

6、r2dP·设两束光经历的光程分别为1和2，这两束光的光程差写作：如果两相干波源同相位，则这两束光在相遇点引起的两个振动的相位差为在光学中常用到透镜。3.透镜近轴光线的等光程性Sacb··S实验告诉我们：物点到像点各光线之间的光程差为零。acbFabcF’F薄膜干涉是分振幅干涉。等厚条纹——同一条纹相应膜的同一厚度。日常见到的薄膜干涉例子：肥皂泡，雨天地上的油膜，昆虫翅膀上的彩色------。膜为何要薄？薄膜干涉有两种条纹：等倾条纹——同一条纹相应入射光的同一倾角。分振幅法·p薄膜S*——光的相干长度所限。7.1.4薄

7、膜干涉1增透膜增反膜增透膜：膜上下两表面的反射光满足干涉减弱条件。如：MgF2薄膜，平行光垂直入射时，增透条件为增反膜：膜上下两表面的反射光满足干涉加强条件。MgF2薄膜的增反条件为2.劈尖劈尖——夹角很小的两个平面所构成的薄膜。劈尖干涉在膜表面附近形成明、暗相间的条纹。enAnn(设n>n)反射光1反射光2S*单色平行光·12通常让光线几乎垂直入射设单色平行光线在A点处入射，膜厚为e，反射光1单色平行光垂直入射ennn·A反射光2(设n>n)一个厚度e，对应着一个光程差，对应着一个条纹——等厚条纹。亮纹暗纹设

8、相邻两条亮纹对应的厚度差为e：有设条纹间距为Leekek+1L在此问题中，棱边处是亮纹还是暗纹？（答：暗纹）亮纹与暗纹等间距地相间排列。把劈尖上表面向上缓慢平移，有何现象？劈尖角不变，条纹间距不变；劈尖上总条纹数不变。把劈尖角逐渐