波动光学基础课件.ppt

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1、第一节光学的基本概念一.电磁波1.电磁波的产生凡做加速运动的电荷都是电磁波的波源例如：电偶极子的振荡分子或原子中电荷的振动2.对电磁波平面简谐电磁波的性质(1)(2)电磁波是横波•的描述（平面简谐波）和在同一地点同时存在，相位相同，传播速度相同、(3)波速介质中(4)电磁波具有波的共性——在介质分界面处有反射和折射真空中(5)在空间任意一点，有下列关系二.光是电磁波（通过大量实验证实）光色波长(nm)频率(Hz)中心波长(nm)红760~622660橙622~597610黄597~577570绿577~492540

2、青492~470480兰470~455460紫455~400430可见光七彩颜色的波长和频率范围三.光源(发光的物质)1.光源的种类(1)热辐射(2)电致发光(3)光致发光(4)化学发光波列波列长L=c自发辐射常用光源不同原子发出的光波频率、相位及振动方向均不同同一原子先后发的光波也不同..(5)同步辐射光源(6)激光光源受激辐射新型光源2.常用光源的发光特点E2E1P21普通光源发光特点：原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列,各原子各次发光相互独立，各波列互不相干.普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁

3、基态激发态跃迁自发辐射四.光波的叠加2.相干条件:(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振动方向平行1.光的干涉·3.相干光波的叠加P12r1r2··合光强(1)干涉加强（明）(2)干涉减弱（暗）如果如果4.获得相干光的方法波阵面分割法*光源振幅分割法第二节分波前法干涉（分波阵面法）一.杨氏实验明条纹位置明条纹位置明条纹位置获得相干光的方法1.分波阵面法（杨氏实验)2.分振幅法（薄膜干涉)1.实验现象p实验装置2.定量讨论波程差减弱加强暗纹明纹p明暗条纹的位置白光照射时，出现彩色条纹暗纹明纹3.光强分布合光强干

4、涉项若其中则光强分布图紫光光强分布图波长不同条纹间距不同红光光强分布图(1)屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为一系列平行的明暗相间条纹(4)当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地排列着几条彩色条纹4.讨论(2)已知d,D及Δx,可测(3)Δx正比,D；反比d例1以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m.(1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离为7.5mm,求单色光的波长;(2)若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离.解（1）（2）二.洛埃镜（洛埃镜实验结果与

5、杨氏双缝干涉相似）接触处,屏上O点出现暗条纹半波损失有半波损失相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差无半波损失入射波反射波透射波透射波没有半波损失••(1)明纹间距分别为(2)双缝间距d为双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为589.3nm，屏与双缝的距离D=600mm解例2求(1)d=1.0mm和d=10mm，两种情况相邻明条纹间距分别为多大？(2)若相邻条纹的最小分辨距离为0.065mm，能分清干涉条纹的双缝间距d最大是多少？第三节分振幅法干涉一光程介质中的波长真空中的波长介质的折射率*P*波程

6、差相位差物理意义：光程就是光在媒质中通过的几何路程r,折合到光在真空中的路程nr.*P*介质中的波长1.光程:媒质折射率与光的几何路程之积=2.光程差(两光程之差)光程差*P*干涉加强相位差干涉减弱3.干涉条件AB二透镜不引起附加的光程差AB焦平面用折射率n=1.58的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为550nm解设云母片厚度为d。无云母片时，零级亮纹在屏上P点，则到达P点的两束光的光程差为零。加上云母片后，到达P点的两光束的光程差为当P点为

7、第七级明纹位置时例求此云母片的厚度是多少？PL三薄膜干涉DC34E5A1B2反射光的光程差加强减弱PLDC34E5A1B2透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互补性，符合能量守恒定律.根据具体情况而定PLDC34E5A1B2当光线垂直入射时当时当时解(1)例一油轮漏出的油(折射率=1.20)污染了某海域,在海水(=1.30)表面形成一层薄薄的油污.(1)如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾驶员从机上向下观察,他所正对的油层厚度为460nm,则他将观察到油层呈什么颜色?(2)如果一潜水员潜入该区域水下,又将看

8、到油层呈什么颜色?绿色(2)透射光的光程差红光紫光紫红色增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率.取氟化镁为增透膜例为了增加透射率,求氟化镁膜的最小厚度.已知空气,氟化镁,减弱解23玻璃SM劈尖角四劈尖干涉明纹暗纹劈尖干涉（明纹）（暗纹）讨论1）劈尖为暗纹.3）条纹间距（明纹或暗纹）2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差劈尖干涉(3)测表面不平整度等厚条纹