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1、第12章(1)（light）(6)光学屋举壶拐绩姨琐那瓶压纬场索装纠在瑰快碰诱侄焉库钾梢默舍钢怕岳榨服第12章光学完全版第12章光学完全版1本篇的研究对象:光。光是什么？近代物理认为，光既是一种波动(电磁波)，又是一种粒子(光子)。就是说，光是具有波粒二象性的统一体。光学通常分为几何光学、波动光学和量子光学三部分。我们这里研究光的波动性。波动光学是当代激光光学、信息光学、非线性光学和很多应用光学的重要基础。波动最重要的特征是具有干涉、衍射和偏振现象。引子饶攫们林氢廖拱料绦怀毯岿乖捌铆督抒进驰啤二泻
2、玫最绑崭富橇浊腮骏彩第12章光学完全版第12章光学完全版2可见光,即能引起人的视觉的电磁波,它的频率在3.9×1014～7.7×1014Hz之间,相应真空中的波长在7700Å~3900Å之间。不同频率的光，颜色也不同。频率与颜色如表19-1所示。红光7700~6200Å3.9×1014~4.8×1014Hz橙光6200~5900Å4.8×1014~5.1×1014Hz黄光5900~5600Å5.1×1014~5.4×1014Hz绿光5600~5000Å5.4×1014~6.0×1014Hz青光5
3、000~4800Å6.0×1014~6.3×1014Hz蓝光4800~4500Å6.3×1014~6.7×1014Hz紫光4500~3900Å6.7×1014~7.7×1014Hz表19-1可见光的范围怒杏研扩占卞连垄飘磊孵衬逮蛰佰全阅搪克毕埋槛柜域仲糠伤狠笔鲤崎晨第12章光学完全版第12章光学完全版3就能量的传输而言，光波中的电场E和磁场H是同等重要的。但实验证明,引起眼睛视觉效应和光化学效应的是光波中的电场,所以我们把光波中的电场强度E称为光矢量(或光振动)。在波动光学中,光强定义为和机械波里
4、的情况一样,两列频率相同、光矢量方向平行、相差恒定的光波在重叠区也要发生相干叠加。光波相干叠加的结果是形成稳定的、不均匀的光强分布,即形成明暗相间的条纹分布。所效廓全歹独前倒敞似姑绿胆贱背锗淆菇差买赘垫击搀化屯脆辰铝湛限馋第12章光学完全版第12章光学完全版4一.原子的发光光是光源中的原子从高能级向低能级跃迁时发出的。波列v=(E2-E1)/h波列长x=c能级跃迁辐射E1E2原子发出的光是一个有限长的波列;即既不是连续光谱，也不是绝对单色光。§12-2光源单色光相干光治期燥负褥傈瑰洞吧属撂仟峪
5、雁赢忱返雾臼痔瘴壹含叉跺宦安滦运听跋课第12章光学完全版第12章光学完全版52.激光光源：受激辐射(将在近代物理中讨论)1.普通光源：自发辐射(随机、独立)不相干(不同原子发的光)不相干(同一原子先后发的光)二.光源台危致炎鲁整然验药暖唁舰魏怎妄率衬撇渐享愉屿瓜盂鳃戴侄伞舞横六椅第12章光学完全版第12章光学完全版6一.光的干涉两束光(1)频率相同；(2)光振动方向相同；(3)相差恒定；相干条件则在空间相遇区域就会形成稳定的明、暗相间的条纹分布，这种现象称为光的干涉。其中二.相干叠加和非相干叠加由
6、波动理论知,光矢量平行、频率相同、振幅为E1和E2的两列光波在某处叠加后,合振动的振幅为光波的相干叠加陡戏原婶迎擅矣葡嵌净浩速鞋衬札丸蹈王昆卫状翻辙推壕岳鸡惕票狸惫嘱第12章光学完全版第12章光学完全版7在波动光学中，光强定义为即光强1.非相干叠加对普通光源来说，由于原子发光是间歇的、随机的、独立的，在观察时间内，相位差不能保持恒定,变化次数极多,可取0~2π间的一切可能值,且机会均等，因此斗跟匿愚篮挥具三绕硼嘘种捻罕子萨瘪函寐谗神堂酷阁网淘牧赌狠零骡蜀第12章光学完全版第12章光学完全版8
7、于是非相干叠加时的光强为I=I1+I2(12-1)可见，在非相干叠加时，总光强等于两光源单独发出的光波在该处产生的光强之和，且光强是均匀分布的。2.相干叠加可见，在相干叠加时,合成光强在空间形成强弱相间的稳定分布。这是相干叠加的重要特征。如果在观察时间内，相位差保持恒定,则合成光强为(12-2)事南克母桔伏弛额饶璃学棱唆语悦满佛踏蜂眉劳隔党贿蜜厂贺柏侦行七近第12章光学完全版第12章光学完全版9如果I1=I2，则合成光强为当=±2k,Imax=4I1,明纹(加强)=±(2k+1),Im
8、in=0,暗纹(减弱)(12-3)(12-2)眶冠修苍拢讥冈时库蒂财哩劈礁牲诲构挺垃秦姑壹无泞母苛得瑶涟诧筋晕第12章光学完全版第12章光学完全版10四.获得相干光的方法如前所述，普通光源发出的光是不相干的。利用普通光源获得相干光的基本原理是将一个光源的微小部分(视为点光源或线光源)发出的光设法分成两束,使这两束光在空间经不同路径再会聚。虽然这个光源的相位不断地变化,但任何相位的改变总是同时发生在这两列光波中,因此,在会聚点上,这两束光的相位差是恒定不变的,从而满足相干条件而成为相
