《光学1干涉》PPT课件

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1、前言光学研究对象：光的现象、光的本性和光与物质相互作用。人类对光的研究已有3000余年的历史，20世纪60年代激光问世后，光学有了飞速的发展，形成了现代光学。几何光学：以光的直线传播规律为基础研究各种光学仪器的理论。波动光学：研究光的电磁性质和传播规律，特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。波动光学和量子光学，统称为物理光学。量子光学：以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作用的规律。第十二章光学12-2光源单色光相干光12-3双缝干涉12-4光程与光程差12-5薄膜干涉12-7光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理12

2、-8单缝的夫琅禾费衍射12-9圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领12-10光栅衍射12-12光的偏振状态12-13起偏和检偏马吕斯定律12-14反射和折射时光的偏振一、光源光源：发光的物体类型：·普通光源(自发辐射)·激光光源(受激辐射)热（辐射）光源白炽灯、弧光灯、太阳…非热辐射光源（冷光源）气体放电管、日光灯、萤火虫…原子发光——原子光波列：激发态寿命10-11～10-8s自发辐射一定频率、振动方向，长度有限的光波列原子的发光模型E1E2基态激发态能级原子光波列普通光源发光：大量原子和分子持续、随机地发射

3、的光波列两个特点：间歇性、随机性二、单色光：谱线宽度有限长的单色波列单色光：或普通单色光源：激光：三、相干光两同频单色光的叠加光波中的电场矢量称为光矢量。非相干叠加对于普通光源发出的光如果即两个光源发出的光之间具有确定的相位差，则把这两个光源称为相干光源，它们所发出的就是相干光。相干叠加平均光强：相干条件：振动方向相同，频率相同，具有确定的相位差。当两束相干光在空间任一点相遇时，它们之间的相位差随空间位置不同而连续变化，从而在不同位置上出现光强的强弱分布，这种现象就是光的干涉现象。干涉相长（明）(k=0,1

4、,2,3…)干涉相消（暗）(k=0,1,2,3…)ImaxIminI2p4p-2p-4p0I2p4p-2p-4p0若干涉的光强分布PS*分振幅法：·P薄膜S*两束相干光在P点相干叠加分波面法：四、相干光的获得方法两个独立的普通光源很难满足相干条件。第十二章光学12-2光源单色光相干光12-3双缝干涉12-4光程与光程差12-5薄膜干涉12-7光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理12-8单缝的夫琅禾费衍射12-9圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领12-10光栅衍射12-12光的偏振状态12-13起偏和检偏马吕斯定律1

5、2-14反射和折射时光的偏振一、杨氏双缝实验一般要求：D>>d,D>>x波阵面分割相干光托马斯•杨二、干涉明暗条纹的位置波程差：明纹暗纹（k=0，1，2，…）条纹间距（1）平行的明暗相间条纹（3）中间级次低（4）条纹特点：（2）条纹等间距xI0x+1x+2x-1x-2明纹暗纹（k=0，1，2，…）条纹间距Ddx=0级亮纹+1级+2级-1级-2级x观察屏暗纹单色光入射时双缝干涉的条纹·形状：明暗相间的直条纹(平行于缝)·分布：条纹均匀分布可由此测。·级次：中间条纹级次低。某条纹级次=该条纹相应的之值r2-

6、r1中央明纹-1级-2级x观察屏1级2级x白光入射时双缝干涉的条纹·白光入射：0级明纹为白色(可用来定0级位置)，其余明纹为彩色条纹(x)。三、洛埃德镜实验S1：实光源，S2：虚光源MN：平面反射镜阴影部分出现干涉接触点:暗条纹反射光存在半波损失。半波损失：光从光疏媒质到光密媒质的分界面上反射时，在垂直入射（i=0）或掠入射（i=90°）的情况下，反射光的相位与入射光的相位有的突变。例1杨氏双缝的间距为0.2mm，距离屏幕为1m。（1）若第一到第四明纹距离为7.5mm，求入射光波长。（2）若入射

7、光的波长为600nm，求相邻两明纹的间距。解：第十二章光学12-2光源单色光相干光12-3双缝干涉12-4光程与光程差12-5薄膜干涉12-7光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理12-8单缝的夫琅禾费衍射12-9圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领12-10光栅衍射12-12光的偏振状态12-13起偏和检偏马吕斯定律12-14反射和折射时光的偏振一、光程单色光（）在真空中的波长：在介质（折射率为n）中的波长：光程(nx)：将光在介质中通过的路程折算到同一时间内在真空中所通过的相应路程。二、光程差相位差和光程差的关系

8、：光程差：例：两相干波源S1、S2产生相干波叠加S1S2r1r2dnp·例：在S2P间插入折射率为n、厚度为d的媒质,求：光由S1、S2到P的相位差。解：练习题：P204，12-11三、物像之间的等光程性光路中插入薄透镜不会产生附加的光程差。四、反射光的相位突变和附加光程差半波损失：光从光疏媒质到光密媒质的分界面上反射时，反射光有相位突变，相当于一个附加光程差：在薄膜上下表面反