第十二章-光学1-干涉ppt课件.ppt

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1、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。波动光学：研究光的电磁性质和传播规律，特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。(波动性）波动光学和量子光学，统称为物理光学。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。（粒子性）第十二章光学12-2光源单色光相干光12-3双缝干涉12-4光程与光程差12-5薄膜干涉一、光的电磁波本质：1、光速和折射率真空中介质中=2.99792458×108ms-1折射率光在介质中频率不变ucn=rrem=001em=cln=u2、光强SEH二、光源光源：发光的物体类型：·普通光源(自发辐射)·激光光源(受激辐射)热（辐射）光

2、源白炽灯、弧光灯、太阳…非热辐射光源（冷光源）气体放电管、日光灯、萤火虫…原子发光——原子光波列：激发态寿命10-11～10-8s自发辐射一定频率、振动方向，长度有限的光波列原子的发光模型E1E2基态激发态能级原子光波列普通光源发光：大量原子和分子持续、随机地发射的光波列两个特点：间歇性、随机性激光光源：受激辐射=(E2-E1)/hE1E2完全一样(频率、相位、振动方向)激光光源发光(受激辐射)三、单色光：谱线宽度有限长的单色波列单色光：或普通单色光源：激光：四、相干光两同频单色光的叠加光波中的电场矢量称为光矢量。非相干叠加对于普通光源发出的光如果即两个光源发出的光之间具

3、有确定的相位差，则把这两个光源称为相干光源，它们所发出的就是相干光。相干叠加平均光强：相干条件：振动方向相同，频率相同，具有确定的相位差。当两束相干光在空间任一点相遇时，它们之间的相位差随空间位置不同而连续变化，从而在不同位置上出现光强的强弱分布，这种现象就是光的干涉现象。干涉相长（明）(k=0,1,2,3…)干涉相消（暗）(k=0,1,2,3…)ImaxIminI2p4p-2p-4p0I2p4p-2p-4p0若干涉的光强分布PS*分振幅法：·P薄膜S*两束相干光在P点相干叠加分波面法：五、相干光的获得方法两个独立的普通光源很难满足相干条件。第十二章光学12-2光源单色光相干

4、光12-3双缝干涉12-4光程与光程差12-5薄膜干涉一、杨氏双缝实验一般要求：D>>d,D>>x波阵面分割相干光托马斯•杨EFS1和S2是光源S的子波EF是接收屏SS1S2*分波阵面法干涉问题要分析：(1)相干光?(2)波程差(光程差)计算(3)条纹特点(形状、位置、分布、条数、移动等)(4)光强公式、光强曲线二、干涉明暗条纹的位置波程差：明纹暗纹（k=0，1，2，…）条纹间距（1）平行的明暗相间条纹（3）中间级次低（4）条纹特点：（2）条纹等间距xI0x+1x+2x-1x-2明纹暗纹（k=0，1，2，…）条纹间距Ddx=0级亮纹+1级+2级-1级-2级x观察屏暗纹单色光

5、入射时双缝干涉的条纹·形状：明暗相间的直条纹(平行于缝)·分布：条纹均匀分布可由此测。·级次：中间条纹级次低。某条纹级次=该条纹相应的之值r2-r1中央明纹-1级-2级x观察屏1级2级x白光入射时双缝干涉的条纹·白光入射：0级明纹为白色(可用来定0级位置)，其余明纹为彩色条纹(x)。双缝干涉条纹照片思考：第2级条纹开始可能出现重叠为什么?白光干涉花样*条纹间距相等D和l不变,Dx与缝距d成反比。dEFDdEFDD和d不变,Dx与波长成正比。xDkkxxx-=D+1()dDkdDkll-+=1dDl=双峰干涉演示实验三、光强公式光强曲线1光强公式由I=I1+I2+2(

6、I1I2)1/2cos若I1=I2=I0，则有I=4I0cos2()2其中=()dsin2*合成的最大光强是原光强的4倍。Ixd4I002042IIAIAA=µ=QReview:干涉明暗条纹的位置波程差：明纹暗纹（k=0，1，2，…）条纹间距四、洛埃德镜实验S1：实光源，S2：虚光源MN：平面反射镜阴影部分出现干涉接触点:暗条纹反射光存在半波损失。半波损失：光从光疏媒质到光密媒质的分界面上反射时，在垂直入射（i=0）或掠入射（i=90°）的情况下，反射光的相位与入射光的相位有的突变。例1杨氏双缝的间距为0.2mm，距离屏幕为1m。（1）若第一到第四明纹距

7、离为7.5mm，求入射光波长。（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的间距。解：第十二章光学12-2光源单色光相干光12-3双缝干涉12-4光程与光程差12-5薄膜干涉··dab(a)光在真空中传播·光在真空中走d长的路—真空中波长一光程··dabn媒质(b)光在媒质中传播·光在媒质中走d长的路n—媒质中波长光通过媒质时不变可见:光在媒质中走d长的路的相位变化等于在真空中走nd路的相位变化。cncnn=u===n(2).光程xnx='折射率nX’Summ