光源发光机理和杨氏双缝干涉.doc

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1、第52讲：波动光学——光的干涉（1）内容：§17－1、§17－21．绪论2．光的干涉理论（30分钟）3．杨氏双缝干涉4．洛埃镜、双镜（50分钟）5．半波损失（20分钟）要求：1．掌握光的相干条件，了解获得相干光源的两种方法；2．掌握杨氏双缝干涉的规律；3．了解洛埃镜、双缝干涉；4．了解半波损失产生的规律。重点与难点：1．杨氏双缝干涉2．半波损失作业：问题：P171：1，2，3，4习题：P174：1，2，3，4预习：§17－3，§17－4，§17－5第五部分光学（Optics）光学是一门古老而又不断发展的学科。最初人们从物体成像规律的研究中，总结出光的直线传播规律，

2、并以此建立了几何光学。19世纪后期，由于麦克斯韦电磁理论的建立和赫兹用实验证实了电磁波的存在，使人们认识到光是一种电磁波，光沿直线传播只是波动效应的一种近似，由此建立了光的电磁理论，并获得了广泛的应用。19世纪末到20世纪初，光学又深入到对发光原理、光与物质相互作用的研究，发现了光在这一领域明显表现出粒子性，从而最终使人们认识到光不但具有波动性，还具有粒子性，即光具有波粒二象性。一、光学的研究内容：l研究光的本性；l研究光的产生、传输与接收规律；l研究光与物质的相互作用；l研究光学的应用。二、光的两种学说：1．牛顿的微粒说（corpusculartheory）——

3、光是一种粒子流由英国物理学家牛顿提出，认为光是由发光物体发出的遵循力学规律作等速运动的粒子流。这种学说可以解释光的直线传播和反射、折射等现象，但是根据微粒说，光在水中的速度将大于光在空气中的速度。实验证明，光的微粒说是错误的。2．惠更斯的波动说（undulatorytheory）——光是一种波动由荷兰物理学家惠更斯提出，认为光是一种机械波，它依靠所谓的弹性介质“以太”来传播。但是由于牛顿有极高的威望，而且微粒说能比较直观地说明光的直线传播现象，波动说未被普遍接受。三、光的本性：1．光的电磁理论——波动性：干涉、衍射、偏振等实验表明，光具有波动性，并且是横波，光的波

4、动说获得普遍承认。19世纪后期，麦克斯韦建立电磁理论并为赫兹用实验所证实，人们才认识到光不是一种机械波，而是一种电磁波，从而形成了以电磁理论为基础的波动光学。2．光的量子理论——粒子性：黑体辐射、光电效应、康普顿效应在光的波动理论获得巨大成功的同时，也遇到了严重的困难，例如，这一理论无法解释黑体辐射、光电效应和原子线状光谱等问题。1900年，Planck提出辐射的量子理论，1905年，Einstein提出光量子理论，在此基础上人们建立了量子力学。通常人们把建立在光的量子性基础上，深入到微观领域研究光与物质相互作用规律的学科分支，称为量子光学，并把波动光学与量子光学

5、称为物理光学。1960年，T.H.Maiman研制成功第一台激光器，此后激光科学与技术得到异常迅速的发展，形成研究非线形光学、激光光谱学、信息光学、全息术、统计光学，统计光学等现代光学。光的波粒二象性：波动性——光的传输过程；粒子性——光与物质的相互作用四、光学的分类：1．几何光学（GeometricalOptics）以光的直线传播的基本特性和反射、折射定律为基础的学科，研究一般光学仪器成象的规律和消除像差的方法及特殊光学仪器的设计原理等。2．物理光学（PhyciccalOptics）以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象的基本规律。l波动光学——用光的波动性去研

6、究光在传输过程中出现的现象、规律及其应用的学科l量子光学——用光的粒子性去研究光与物质相互作用的微观机制、遵从的规律及其应用的学科。目前，为了适应研究对象和实际工作的需要，已经建立了许多不同的学科分支，如光谱学、光度学、发光学、分子光学、大气光学、生理光学、复里叶光学、统计光学、电子光学、相干光学、强光光学、非线性光学、集成光学、薄膜光学、纤维光学、信息光学、光学全息等。本章为波动光学，只研究光的干涉、衍射和偏振。光学的发展历史和光的本性（学生自学）光学的研究内容十分广泛，它包括光的发射、传播和接收等规律，以及光和其它物质的相互作用（如光的吸收、散射和色散，光的机

7、械作用和光的热、电、化学和生理效应等）。光学既是物理学中最古老的一门基础学科，又是当前科学领域中最活跃的前沿阵地之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前途。光学的发展过程，是人类认识客观世界的历史长河中一个重要的组成部分,是不断揭露矛盾和克服矛盾、从不完全和不确切的认识逐步走向较完善和较确切认识的过程。它的不少规律和理论是直接从生产实践中总结出来的，也有相当多的发现来自长期的系统的科学实验。因此，生产实践和科学实验是推动光学发展的强大动力，为光学发展提供了丰富的源泉。从方法论上看，作为物理学的一个重要学科分支，光学研究的发展也完全符合如下的认识规律：在观察和实验的

8、基础上，对