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1、第一章第一章光的干涉光的干涉【知识结构】第一章第一章光的干涉光的干涉第一章第一章光的干涉光的干涉光程、光程差、相位差（1）光程是光在媒质中所经历的几何路径折合成光在真空中的路程，光程的大小等于光在媒质中经历的几何路程r与媒质折射率n的乘积nr。如果光线连续穿过几种媒质，光程为：r=∑nirii（2）来自同一点光源的两束相干光，经历不同的光程在某点相遇，两束光线的光程之差称为光程差Δ。（3）光程差为Δ，两束相干光在该处光振动的相位差为：2πΔϕ=Δλ第一章第一章光的干涉光的干涉半波损失：光从光疏媒质正入射或掠入射到光密媒质上，又从分界面反射时，反射光波
2、与入射光波在入射点处（分界面上），两者相位相反，相当于光程增加或减少λ/2，称为半波损失。第一章第一章光的干涉光的干涉杨氏双缝干涉装置：此装置是分波阵面的典型，条纹明、暗纹的位置由两束光的光程差Δ决定：λj=,0±,1±,2±,3L2j明纹y2δ=dsinθ≈d=rλ02(j+)1暗纹j=,0±,1±,2±,3L2rλ条纹间距：yyy0或Δy≈Δ=−=λj+1jdΔθ条纹形状：为一组与狭缝平行、等间隔的直线。第一章第一章光的干涉光的干涉等倾干涉：此装置是分振幅干涉（即分能量干涉。）薄膜上下表面反射光的光程差为：λj=,0±,1±,2±,3L2j明纹2
3、22λ2δ=2dn−nsini−=02112λj=,0±,1±,2±,3L2(j+)1暗纹2上下表面反射光之一有半波损失，取λ/2，上下表面反射光都有半波损失或都没有半波损失时不附加λ/2。第一章第一章光的干涉光的干涉等厚干涉：平行光从相同的倾角入射不均匀的薄膜，相干光光程差Δ，随膜厚d0变化，膜厚d0相同的地方，光程差δ相同，干涉情况也相同，并处于同一级干涉条纹上。等厚干涉条纹对应膜的等厚线。等厚干涉条纹只形成在薄膜表面。λ实际采用最多的是正入射方式，光程差：δ=2dn−022λ相邻两级条纹之间膜的厚度差为：Δd=d−d=j+1j2n2λ条纹间距：
4、ΔL=θ为楔角2nθ2第一章第一章光的干涉光的干涉牛顿环：λ亮环半径：rj=2(j+)1R(j=,3,2,1,0L)2njλR暗环半径：rj=(j=,3,2,1,0L)n22rm−rn曲率半径：R=(m−n)λ条纹形状：为一组同心园环，环纹间距从中心到边缘逐渐变密，级次从中心到边缘越来越高。第一章第一章光的干涉光的干涉麦克耳孙干涉仪：第一章第一章光的干涉光的干涉第二章第二章光的衍射光的衍射惠更斯原理惠更斯原理表述为：任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波的包络面形成整个波在该时刻的新波面。第二章第二
5、章光的衍射光的衍射惠更斯---菲涅耳原理菲涅尔根据惠更斯的“次波”假设，补充了描述次波的基本特征---相位和振幅的定量表示式，并增加了“次波相干叠加”的原理，使之发展成为惠更斯—菲涅尔原理。→enK(θ)dSθdE=Ccos(kr−ωt)dSQrrSrP0第二章第二章光的衍射光的衍射K(θ)A(Q)i(kr−ωt)E=C∫edSr上式称为菲涅耳积分。借助惠更斯—菲涅耳原理可解释和描述光束通过各种形状的障碍物时所产生的衍射现象。菲涅耳衍射的计算很困难，可以用振幅矢量叠加法做近似的处理。第二章第二章光的衍射光的衍射菲涅耳半波带Sr=r+(2λ/)220r
6、=r+(3λ/)2B303B2ϕB1PORB0r=r+(λ/)210在这种情况，由任何相邻两带的对应部分所发出的次波到达P点时的光程差为λ/2，而相位差为。这样分成的环形带称为菲涅耳半波带（简称半波带）。第二章第二章光的衍射光的衍射合振动的振幅矢量为：1k+11A=[a+(−)1a]=(a±a)k1k1k22上式中，当k是奇数时取正号，亮点；当k是偶数时取负号，暗点。第二章第二章光的衍射光的衍射圆孔的菲涅尔衍射RRhrR220R=R=kλ如果用平行光照射圆孔，R→∞则hhkR+r0R=kλrhk022R(R+r)R11h0hk==(+)λrRλrR0
7、0第二章第二章光的衍射光的衍射圆屏的菲涅耳衍射圆屏遮蔽了开始的k个带，则P点的合振幅为：ak+1A=a−a+a−L=k+1k+2k+32即不管圆屏的大小和位置如何，圆屏几何影子的中心永远有光到达。第二章第二章光的衍射光的衍射波带片只能让奇数半波带或偶数半波带透光，那么由于各波带上相应各点到达考察点的光程差为波长的整数倍，各次波到达该点时所引起的光振动的相位差为2π的整数倍，因而相互加强，合振幅为：Ak=∑a2k+1或Ak=∑a2kkk在任一情况下，合成振动的振幅均为相应的各半波带在考察点所产生的振动振幅之和。这样做成的光学元件叫做波带片。波带片的作用
8、类似于透镜成像作用，111+=其中R为物距，r0为像距2RrR0(hk)kλ第二章第二章光的衍射光的衍射夫朗
