《波动光学》PPT课件

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1、第十七章波动光学光是一种电磁波平面电磁波方程真空中的光速可见光的范围光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用.1.光源4000Å紫7600Å红光是电磁波。可见光是能引起人的视觉的那部分电磁波。发射光波的物体称为光源。光源单色光相干光光源的发光特性光源的最基本发光单元是分子、原子。=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长L=c是波列持续时间。1.1普通光源：自发辐射独立（同一原子不同时刻发的光）独立（不同原子同一时刻发的光）··1.2激光光源：受激辐射E1E2完全一样(频

2、率、位相、振动方向,传播方向)=(E2-E1)/h复色光：不同频率单色光的混合光称为复色光。单色光：具有单一频率的光波称为单色光。2.单色光谱线宽度光谱曲线多普勒加宽谱线及其宽度强度波长复色光两列光波的叠加p···12r1r2P:其中：E0E1E2§17-1相干光相干条件:频率相同，振动方向相同，相位差恒定。非相干光源I=I1+I2—非相干叠加完全相干光源干涉图平均光强为：(k=0,1,2,3…)相消干涉（暗）(k=0,1,2,3…)相长干涉（明）干涉图结论：相干光的获得方法分振幅法*光源分波面法1.杨氏双缝实

3、验§17-2双缝干涉托马斯•杨p·r1r2xx0xIxxDdo相干光的获得：分波阵面法d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)光路原理图：2.干涉明暗条纹的位置xpr1r2xDdo·2.1波程差的计算设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：明纹中心暗纹中心两相邻明纹（或暗纹）间距干涉相长，明纹干涉相消，暗纹2.2干涉明暗条纹的位置(1)一系列平行的明暗相间的条纹；(3)2.3条纹特点：(2)不太大时条纹等间距；杨氏双缝实验第一次测定了波长这个重要的物理量。双缝干涉条纹白光照射时，出现彩色条纹讨论

4、条纹间距1）条纹间距与的关系;若变化，则将怎样变化？一定时，一定时，若变化，则将怎样变化？1）2）条纹间距与的关系如何？一定时，二双缝干涉光强分布合光强干涉项若其中则光强分布图紫光光强分布图波长不同条纹间距不同红光光强分布图P四双镜五劳埃德镜半波损失：光从光速较大的介质射向光速较小的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失.PML例1以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m.(1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离为7.5mm

5、,求单色光的波长;(2)若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离.解（1）（2）C解计算波程差BA12,求第一次测到极大时，射电星的方位与湖面所成的角.如图离湖面处有一电磁波接收器位于C，当一射电星从地平面渐渐升起时，接收器断续接收到一系列极大值.已知射电星发射的电磁波波长为例2射电信号的接收取极大时考虑半波损失时，附加波程差取均可，符号不同，取值不同，对问题实质无影响.注意ACB12例3用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色光谱？解:用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成内紫外红的对称彩色

6、光谱.当k级红色明纹位置xk红大于k+1级紫色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。据前述内容有将红=7600Å，紫=4000Å代入得k=1.1这一结果表明：在中央白色明纹两侧，只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。由xk红=x(k+1)紫的临界情况可得因为k只能取整数，所以应取k=21.光程光在介质中传播时，光振动的相位沿传播方向逐点落后。光传播一个波长的距离，相位变化2。相位差在分析光的干涉时十分重要，为便于计算光通过不同媒质时的相位差，引入“光程”的概念。§17-3光程与光程差真空中媒质··dabλn媒质

7、中─光在媒质中的波长─光在真空中的波长·dabλ·光程:L=nd从相位看从时间看n1d1n2d2nmdm…………光程：L=(nidi)相位差和光程差的关系：2.光程差r1r2s1s2n1n2p光程差：·S1S2r1r2dnp解：例1如图，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。例2用很薄的云母片(n=1.58)覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏幕上的零级明条纹移到原来的第七级明条纹的位置上，如果入射光波长为l=550nm。试问此云母片的厚度为多少?解：设云母片的厚度为e=6

8、.6×10-3(mm)=0r2r1nee7l=()+r2r11()n7l=e=7×5.5×10-41.5811()n7l=e无云母片时放置云母片后联立两式例3：用单色光源S照射双缝，在屏上形成干涉图样，零级明条纹位于O点，如图所示。若将缝光源S移至位置S´，零级明条纹将发生移动。欲使零级明条纹移回O点，必须在哪个缝处覆盖一薄云母片才有可能?若用波长589nm