《双缝干涉》PPT课件

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1、光学（Optics）2【本节讲授目录】掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系.理解相干光的条件及获得相干光的方法.理解、掌握杨氏双缝干涉特征及条纹分布.【教学基本要求】1光学发展简介2光学基本概念相干光3杨氏双缝干涉实验劳埃德镜*双镜干涉实验*光学（Optics），是物理学的分支，主要是研究光的现象、性质与应用，包括光与物质之间的相互作用、光学仪器的制作。光学通常研究红外线、紫外线及可见光的物理行为。英文术语“optics”源自古希腊字，意为名词“看见”、“视见”。光学（optics)，是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。传统的光学只研究可见光，现代

2、光学已扩展到对全波段电磁波的研究。光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由麦克斯韦方程组描述；同时，光具有波粒二象性，需要用量子力学表达。神舟九号与天宫一号自动对接光学既是古老基础学科，又是科学领域中最活跃的前沿阵地之一。萌芽时期:春秋战国《墨经》中有关光的直线传播，镜面反射等现象，比《墨经》晚一百年的古希腊欧几里的德《光学》中有平面镜成像的研究。几何光学时期:公元17世纪，光学发展史上的转折点，建立了折射和反射定律。奠定了几何光学的基础。出现了光学仪器，望远镜、显微镜等。对光的本质提出了两种假说：一种假说认为光是由许多微粒组成的；另一种假说认为光是一种波动。波动光学时期:19世纪

3、在实验上确定了光有波的独具的干涉现象，以后的实验证明光是电磁波。Maxwell电磁理论说明光一种电磁波。波动光学时期:20世纪初研究光和物质相互作用后又发现光具有粒子性，人们在深入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性，M.Born提出波粒二象性的几率解释。现代光学时期:20世纪六十年代激光器问世后光学又焕发了青春，成为现代物理和现代技术的重要前沿阵地。在医疗、通讯、军事、娱乐等领域无所不在。光学发展简介光学分支以直线传播为基础．折射、反射定律物理光学：波动光学：以麦克斯韦电磁理论为基础，光的干涉、衍射、偏振量子光学：以量子力学为基础，光与物质作用非线性光学激光光谱学信息光学

4、全息术光纤通讯集成光学统计光学……….几何光学：经典光学现代光学1光是一种电磁波平面电磁波方程光矢量：E矢量能引起人眼视觉和底片感光.因此，人们通常将电场强度E称作光矢量。真空中的光速一光学几个基本概念光是一种电磁波中微子超光速事件9意科学家发现超光速中微子每秒多“跑”6公里2011年09月24日新实验证实中微子未超光速爱因斯坦相对论正确2012年03月19这回爱因斯坦错了？爱因斯坦可以安心了！光波:特定波段的电磁波普通光源：自发辐射独立(不同原子发的光)··独立(同一原子先后发的光)普通光源是观察不到干涉现象的。2相干光---两束满足相干条件的光称为相干光P21普通光源发光特

5、点：原子发光是断续的，每次发光形成一个短短的波列,各原子各次发光相互独立，各波列互不相干.相干光源：激光(Laser)—受激辐射激光的发现使光学这一门古老学科在20世纪取得了极大的发展。3产生相干光的方法在同一波面上两固定点光源，发出的光产生干涉的方法为分波面法。如杨氏双缝干涉实验。分波面法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。如薄膜干涉。分振幅法干涉现象决定于两束相干光的位相差，两束相干光通过不同的介质时，位相差不能单纯由几何路程差决定。光在介质中传播几何路程为r，相应的位相变化为4光程、光程差和位相nlc=真空中光的波长：介质中波长：光程

6、表示在相同的时间内光在真空中通过的路程即：光程这个概念可将光在介质中走过的路程，折算为光在真空中的路程光程定义为由可知引入光程差若两相干光源初位相是同位相的，则相位差干涉加强干涉减弱二杨氏双缝干涉实验英国物理学家、医生和考古学家，光的波动说的奠基人之一波动光学：1801年首先用实验的方法研究了光的干涉现象，为光的波动理论确定了实验基础。生理光学：三原色原理材料力学：杨氏弹性模量考古学：破译古埃及石碑上的文字托马斯·杨（ThomasYoung）1杨氏双缝干涉实验192杨氏双缝干涉实验示模拟图20实验装置p3杨氏双缝干涉实验光路4杨氏干涉条纹分析D>>d光程差：加强减弱讨论IO1.

7、明纹位置k=0时：0明纹零级明纹位于屏幕中央，只有一条。k=1时：1级明纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。其它各级明纹都有两条，且对称分布。12341234IO0明纹暗纹00k=0时：零级暗纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。IO012341234明纹2.暗纹位置k=1时：1级暗纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。其它各级暗纹都有两条，且对称分布。12341234暗纹00IO012341234明纹3.条纹间距a.相邻明纹间距：b.相邻暗纹间距：可以看出相邻明纹与相邻暗纹的间距都相同，所以条纹明暗