光学教程 第一章.pdf

《光学教程 第一章.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章光的干涉主讲人：任承烟台大学光电学院主要内容¢1.1光的电磁理论¢1.2波动的叠加性和相干性¢1.3由单色波叠加所形成的干涉图样¢1.4分波面双光束干涉¢1.5干涉条纹的可见度光波的时间相干性和空间相干性¢1.6菲涅耳公式¢1.7分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉¢1.8分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉¢1.9迈克耳孙干涉仪¢1.10法布里-珀罗干涉仪多光束干涉¢1.11干涉现象的一些应用牛顿环1.11.1光的电磁理论光的电磁理论¢一、光速一、光速光是某一波段的电磁波，其速度就是电磁波的传播速度。1−12−1在真空中：C=,ε=8.85418781

2、7×10Fm0µε00−7−2µ=12.566370614×10N⋅A0CC8ms−1在介质中：υ=,=2.99792458×10εµrrC在透明介质中:υ

3、加性和相干性波动的独立性、叠加性和相干性¢一、机械波的独立性和叠加性1.独立性:相遇后彼此不受影响2.叠加性：相遇处的合振动按照相遇处的合振动按照矢量矢量相加相加二.干涉现象是波所独具的特性干涉：波振动的某些点加强,某些点减弱,形成稳定的波强度分布的现象.干涉现象波动性¢三、相干与不相干叠加1.简谐振动叠加vv令E//E,ω=ω=ω1212E=Acos(ωt+ϕ)111E=Acos(ωt+ϕ)222合振动：E=E+E=Acos(ωt+ϕ)12下面给出AϕQE=Acos()ωt+ϕ=Acosωtcosϕ−Asinωtsinϕ1111111E=Acos()

4、ωt+ϕ=Acosωtcosϕ−Asinωtsinϕ2222222∴E=E+E12=()Acosϕ+Acosϕcosωt−(Asinϕ+Asinϕ)sinωt11221122∴cos()α±β=cosαcosβmsinαsinβ令：Acosϕ+Acosϕ=Acosϕ(1)1122Asinϕ+Asinϕ=Asinϕ(2)1122则：E=Acosωtcosϕ−Asinωtsinϕ=Acos()ωt+ϕ(1)2(2)22222cos()其中：+：A=A+A+AAϕ−ϕ121221Asinϕ+Asinϕ(2)/(1):1122tgϕ=Acosϕ+Acosϕ11

5、22∴cos()α±β=cosαcosβmsinαsinβ1τ1τI=A2=A2dt=[]A2+A2+2AAcos()−dtϕϕ∫∫12122100ττ1τ=2+2+∫()−AA2AAcosϕϕdt1212210τ¢2.相干叠加：if:cos()ϕ−ϕ=常数，（初相位差始终保持不变），则：211τcos()cos()ϕ−ϕdt=ϕ−ϕ∫21210τ:2222cos()thenI=A=A+A+AAϕ−ϕ1212211)1)相位相同相位相同ϕ−ϕ=2jπ,j=0,1,2,3L,cos(ϕ−ϕ)=1212122()2I=A+A+2AA=A+A——干涉相长12

6、12122)2)相位相反相位相反ϕ−ϕ=()2j+1π,j=0,1,2,3L,cos(ϕ−ϕ)=−1212122()2I=A+A−2AA=A−A——干涉相消1212123)3)振幅相同：振幅相同：A=A21222()I=A+A+2Acosϕ−ϕ111212[]()=2A1+cosϕ−ϕ1212ϕ−ϕ=4Acos221123.非相干叠加：1τcos()−=0if:−=f(t)ϕϕdtϕϕ则：∫21210τthen:I=A2=A2+A2124.多个叠加:⎧相干：0

7、一点的上述分析对光振动在空间任意一点的叠加也是适用的。叠加也是适用的。总结，相干条件：（1）频率相同（2）振动方向相同（3）相位差恒定1.31.3由单色波叠加所形成的干涉图样由单色波叠加所形成的干涉图样一、相位差和光程差：pr1·s1·r2s·2S1点：E01=A01cos(ωt+ϕ01)S2点：E02=A02cos(ωt+ϕ02)P点：r1E=Acos[ω(t−)+ϕ]1101v1r2E=Acos[ω(t−)+ϕ]2202v2相位差：⎛rr⎞⎜21⎟∆ϕ=ϕ−ϕ=ω−+(ϕ−ϕ)12⎜⎟0102vv⎝21⎠2πv=()nr−nr+(ϕ−ϕ)22110

8、102c即：2π()∆ϕ=nr−nr+(ϕ−ϕ)22110102λ=k(nr−nr)+(ϕ−ϕ