《大物光学》课件

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1、第十六章波动光学WAVEOPTICS基本要求：1.理解光的相干性和相干光的获得方法。2.掌握杨氏双缝实验、薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环、迈克尔逊干涉仪实验干涉的形成、干涉条件、条纹分布规律及应用。3.掌握光程、光程差的概念及计算，掌握光程差与位相差的关系。4.掌握半波损失的概念及产生条件。5.掌握单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射的规律。6.理解光学仪器的分辨率。7.掌握自然光、偏振光、部分偏振光等概念。8.掌握马吕斯定律和布懦斯特定律。物理光学------波动光学-----波动性几何光学------光传播的几何性质现代

2、光学------量子光学-----量子性------非线性光学------信息光学------光电子学、光子学……光学光的干涉(interference)§16-1光源光的单色性和相干性一.光源及发光机理(简介)1．光源：发光的物体称为光源。有热光源、冷光源等。2．普通光源发光特点：发光体中大量原子（或分子）辐射电磁波。每个原子（或分子）辐射是间歇的，持续时间约为10-8秒，且前后两次辐射彼此独立。各个原子（或分子）辐射彼此独立，因而，光振方向、频率、位相各不相同。二．光的单色性1.单色光：具有一确定频率的光。2

3、.复色光：各种频率复合起来的光。可见光：波长:400---760nm频率:4.3χ1014--7.5χ1014HZ三．光的相干性1.波的干涉条件：频率相同、振动方向相同、位相相同或位相差恒定.2.根据普通光源发光特点得到：从两个独立的光源（即使是同频率的单色光源）或者从同一光源不同部分发出的光是非相干光。3.满足相干条件的光源称为相干光源。基本思想：将一束光分成两束光，让它们经过不同路径后相遇（二者光程差不能太大），这两束光满足相干条件。基本方法：分波阵面法和分振幅法。4.获得相干光的方法:§16-2分波阵面法-

4、--双缝干涉基本思想：从同一光波波阵面上取出两部分，即一束光分成两束光，让它们经过不同路径后相遇（二者光程差不能太大），这两束光满足相干条件。一．杨氏双缝实验1．实验光路S1S2DdxP远场：D>>d近轴：X<

5、白色，其它各级彩色。二.菲涅耳双镜和双棱镜实验干涉强弱条件与杨氏双缝相同S1S2SM1M2CP菲涅耳双镜实验(Frensnelexperiment1)菲涅耳双棱镜实验S1S2SMdP(Frensnelexperiment2)三．洛埃镜实验干涉强弱条件与杨氏双缝相反——半波损失S1S2MdP光由光疏媒质向光密媒质传播时（掠入射或正入射），反射光位相突变（）即有半波损失。§１6－３光程光程差相干强弱条件一．光在介质中的传播特点介质中真空中频率波长光速Cn设光在空气中传播时波动方程为光在介质n1中传播时波动方程为光在

6、介质n2中传播时波动方程为r1n1n2r2二.光程光程差(opticalpath/pathdifference)真空中波长介质中波长明纹暗纹两波相遇时的位相差为1.光程nr光在折射率为n的媒质中经过的几何路程等效（在位相延迟上）成在真空中经过的路程.2.光程差两束光走过的光程之差.光程差与位相差的关系明纹暗纹真空中波长三.光的相干强弱条件四．半波损失光从光疏媒质射向光密媒质在界面上反射时（掠入射或正入射），反射光位相突变π，相当于增加（或减少）半个波长的附加光程,称半波损失。计算光程差时,要考虑有无半波损失例1如

7、图λ=5500A，D=3m,d=3.3mm(1)计算条纹间距x(2)把一片厚度e=0.01mm，n=1.55的平行平面玻璃片放在S2的后面，计算第k级条纹移动的距离l,并说明移动方向。S1S2DdxPr1r2解：(1)(2)无玻片，第k级明纹：有玻片：S1S2DdX’Pr1r2e分振幅法基本思想：一束光投射到两种介质的分界面上，一部分反射，一部分透射，分成两部分，满足相干条件,相遇时发生相干叠加。§１6－4分振幅法---薄膜干涉（一）匀厚薄膜的干涉----等倾干涉iDBAeCrn1n2(FilmInterfe

8、rence)两条反射光线的光程差：一.干涉条件iDBAeCrn1n2n1当一定厚度的匀厚薄膜处在一定的媒质中（e、n1、n2一定），则随i改变,广延光源上具有相等入射角i的光线,对应同一条干涉条纹——等倾干涉。二.干涉花样明纹暗纹等倾条纹是一系列中央级次高、外面级次低、内疏外密的同心圆环。三.讨论1.垂直入射时i=0:明纹暗纹注意K的取值(K=1,2,…)(K=0,1,