04双缝、光程.ppt

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1、波动光学张三慧教材：19.1、19.2、19.3毛骏健教材：12-1、12-2第11章不要求光的干涉、扬氏双缝、光程1可见光的波长范围：400nm～760nm电磁波谱2光学研究光的传播以及它和物质相互作用。通常分为以下三个部分：几何光学：以光的直线传播规律为基础，波动光学：研究光的电磁性质和传播规律，量子光学：以光的量子理论为基础，主要研究各种成象光学仪器的理论。特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。研究光与物质相互作用的规律。波动光学和量子光学，统称为物理光学。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。3关于光的本性的认识光是横波还是纵波？气体中只能传播机

2、械纵波。20世纪初，光电效应、康普顿效应的发现——光具有粒子性——光具有波粒二象性。1865年麦克斯韦建立了光的电磁理论——光是电磁波。1808年马吕斯发现光的偏振现象——光是横波。光在空气中的光速与在介质中的光速哪个大？1862年傅科测出水中光速。4§1光源发光机理一、光源（lightsource）光源发光，是大量原子、分子的微观过程。=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长L=c能级、跃迁、辐射、波列持续时间～10－8s52、激光光源：受激辐射=(E2-E1)/hE1完全一样E21、普通光源：自发辐射··独立（同一原子先后发的光）独立（不同原子发的光）（

3、传播方向，频率，位相，振动方向）61、两列光波的叠加12E0E10E20干涉项（，只讨论）：光矢量光强分布：§2光的相干性同振动方向，同频率，则：自发跃迁，初相随机，且：7非相干光：I=I1+I2—非相干叠加完全相干光：相长干涉（明）（k=0,1,2…）相消干涉（暗）(k=0,1,2…)8(2)频率相同(3)有恒定的位相差(1)振动方向相同要产生干涉现象，在波的叠加区中任一定点都应满足相干条件。满足相干条件的光源就称为相干光源。下面是光的干涉现象的几张照片。2.相干条件：“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

4、形成稳定的光强分布图样”，称为光的干涉现象。9光的干涉现象103.相干光的获得1.分波面法2.分振幅法在同一波面上取两个点，使子波经过不同的路径后再相遇产生干涉的方法为分波面法。如杨氏双缝干涉实验。一束光线经过介质薄膜的反射与折射，形成的两束光线产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜、劈尖、牛顿环等。原理：使同一个点光源发出的光分成两个或两个以上的相干光束使它们各经过不同的路径后再相遇以产生干涉。pS*分波面法分振幅法·p薄膜S*11§3杨氏双缝干涉ss1s2细线光源单色20-10=0明暗条纹取决于波程差教材用a波程差：相位差：一、双缝干涉12明纹：暗纹：条纹间距：x0xIxr1r2

5、xdxD0P·13（1）一系列平行的明暗相间的条纹；（3）中间级次低，两边级次高（4）二、双缝干涉条纹的特点（2）不太大时条纹等间距；白光入射时，0级明纹中心为白色其余级明纹构成彩带，第2级开始出现重叠当D、λ一定时，Δx与d成反比，d越小，条纹分辨越清。Δx与λ成正比，同一级条纹紫λ1在内红λ2在外；不重叠的称为完整的光谱。满足(k+1)Dλ1/d≥kDλ2/dλ1与λ2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。k1λ1=k2λ214三、双缝干涉光强公式设I1=I2=I0，则光强为光强曲线k012-1-2I02-24-44I0sin0/d-/d-2/d2/dx0x1

6、x215例题：用λ1＝450nm和λ2＝600nm的两种光正入射于双缝，若D、d已知，求屏上这两种光明纹第二次重叠的位置。（不含中央明纹）解：设重叠处λ1为第k1级，λ2为第k2级，则有：16SS1S2双棱镜双棱镜的干涉§4其他分波面干涉装置处理办法：等效双缝17双面镜的干涉M1M2S1S2S处理办法：等效双缝18洛埃镜的干涉处理办法：等效双缝注意：光程差公式中出现了§5半波损失SS’M19半波损失(1)当光从折射率大的光密介质，入射于折射率小的光疏介质时，反射光没有半波损失。(2)当光从折射率小的光疏介质，正入射或掠入射于折射率大的光密介质时，则反射光有半波损失。有半波损失没有半波损失2

7、0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。§6.光程真空中λ··dab…真空中波长媒质中n…媒质中波长光通过媒质时频率不变，但波长要变，设为。媒质··dab一.光程差δ：21因为所以nd—在折射率为n的媒质中，光走距离d的等效真空路程。定义：光程相位差和光程差的关系：二.相位差Δφ：真空中波长相位差的构成22光程的意义：把光在不同媒质的传播的距离都折算为光在真空中传播