眼应用光学 第二章.ppt

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1、第二章物理光学相关基础微粒说------认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播。代表人物：牛顿（英国）能解释-----光的直进现象、光的反射；不能解释-----同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰。波动说------认为光是在空间传播的某种波。代表人物：惠更斯（荷兰）能解释-----同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰；不能解释-----光的直进现象。第一节光的波粒二象性光的本性：光到底是什么？17世纪形成了两种学说：第一节光的波粒二象性由于早期的波动说不能用数学作严格的表达和分析，和牛顿在物理界的威望，微粒说一直占上风。

2、*19世纪初，在实验中观察到光的干涉和衍射现象，不能用微粒说解释，因而证明了波动说的正确性。19世纪60年代性，麦克斯韦预言电磁波存在，光也是一种电磁波，赫兹实验证实这种学说。波动说得到了公认。*1887年，德国科学家赫兹发现了新现象----光电效应，用波动说无法解释，证明了光具有粒子性。*现在人们认识到：光既具有波动性，又具有粒子性。这就是光的波粒二象性。第二节光的干涉一、光的相干性1、光的干涉现象：几列波相遇时能保持各自的运动状态而不互相干扰，这是波的一个基本特点．频率或波长相同、相差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振

3、动加强和振动减弱的区域互相间隔，形成稳定的干涉图样，这种现象叫做波的干涉。2、产生相干光的条件：振动方向相同相位差恒定频率相同光程差小于波列长度第二节光的干涉一、光的相干性⑴分波前干涉法波面⑵分振幅干涉法利用折射/反射把同一束光一分为二再使其相遇⇒取同一波面的不同部分作为子光源⇒·p薄膜S*3、产生相干光的方法：⑶采用激光光源激光光源的频率相位振动方向及传播方向都相同，是目前最好的相干光源第二节光的干涉二、光程和光程差光程和光程差例：两种介质，折射率分别为n和n’两个光源发出的光到达P点所经过的光程分别为：dr2r1nn’S1S2P∴它们的光程差为：由此

4、引起的相位差就是：1、装置特点：（1）双缝很近0.1mm（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等2、①滤色片作用：获得单色光②单缝的作用：是获得线光源③双缝的作用：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源实验介绍：单缝双缝红滤色片S1SS2屏幕普通光源第二节光的干涉三、杨氏干涉实验单色光双缝干涉图样条纹的特点：（1）明暗相间（2）条纹等宽等距（3）条纹亮度相同（4）两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹---中央亮纹第二节光的干涉三、杨氏干涉实验光强极小,相消干涉.(明纹中心位置)光强极大,相长干涉.(暗纹中心位置)D>>d光程差:利

5、用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束.一.光程差两条反射光线的光程差abSABCDn1n1第二节光的干涉四、薄膜干涉又根据折射定律：第二节光的干涉四、薄膜干涉光从光疏介质射向光密介质表面的反射光。其相位发生大小为π的变化，即相当于多走（或少走）了半个波长的距离，这个现象称为半波损失。半波损失：考虑半波损失,可有光线垂直入射反射光2入射光反射光1第二节光的干涉四、薄膜干涉第二节光的干涉五、等厚干涉当平行光垂直照射到厚度不均的薄膜上时，前后表面反射光的光程差仅与薄膜的厚度有关，厚度相同的地方，光程差相同，干涉条纹的

6、级数也相同，这种干涉现象称为等厚干涉。等厚干涉的典型例子是牛顿环，其装置如右图所示。光程差:明纹中心暗纹中心第二节光的干涉五、等厚干涉测透镜球面的半径R已知,测m、rk+m、rk，可得R(3)测波长λ已知R，测出m、rk+m、rk，可得λ(3)检测透镜的曲率半径误差及其表面平整度.(1)若接触良好,在中心O处，两相干光光程为/2,所以为一暗斑。讨论标准验规待测透镜暗纹(2)从环心越向外，圆环的分布越密集。第三节光的衍射光的直线传播SS光的直线传播第三节光的衍射光绕过障碍物的边缘，偏离直线传播而进入几何阴影区，并在屏上出现光强不均匀分布的现象称为光的

7、衍射现象。宽窄缝●细丝直线传播衍射衍射第三节光的衍射惠更斯原理1、波面：波传播过程中，位相相同的空间点所构成的曲面，即等相面，称为波阵面，简称波面。波面为球面的波动称为球面波，如点光源发出球面波；波面为平面的波动称为平面波，如平行光束；波面为柱面的波动称为柱面波，如狭缝光源发出柱面波；一般情况下，波面与传播方向垂直。2、惠更斯原理[表述]：任何时刻，波面上的每一个点都可作为新的次波源而发出球面次波，在以后的任一时刻，所有次波波面的包络就形成整个波动在该时刻的新波面。[说明]：①、亦称为次波假设；②、若某时刻波面已知，可由此原理求出以后任一时刻的新波面。如

8、下页图。第三节光的衍射t=τcτ平面波球面波所以波在媒介中传播到的各点，都可看成