医学物理学 新书_第13章 波动光学

《医学物理学 新书_第13章 波动光学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第十三章波动光学光学几何光学:以光的直线传播性质为基础，研究光在透明介质中传播问题的光学。物理光学：研究光的波动性和粒子性的光学。光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科。波动光学：把光看成一种波。----半经典理论量子光学物理光学1.光源发光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△tHe-Ne激光的波列长度3m左右第一节光的干涉一、光的相干性2.光的相干条件（1）频率相同的两光波在相遇点有相同的振动方向和恒定的位相差。（2）两光波在相遇点所产

2、生的振动的振幅相差不能太悬殊。（3）两光波在相遇点的光程差不能太大。光源发出的光是由大量的原子或分子在持续不断的时间内发出的各种频率、振幅和振动方向都不相同的波列组成。3.相干光源满足相干条件的光称为相干光，其光源称为相干光源。来自一个光源上的同一点的光分成两束，这两束光相当于来自两个频率相同、振动方向相同、位相相同或位相差恒定的光源，这样的光源称为相干光源，S1和S2可以看作相干光源。SS1=SS2，S1和S2同相。SS1≠SS2，S1和S2位相差恒定。两个独立光源发出的光不能满足相干条件，同一光源的不

3、同部位发出的光也不能满足相干条件。SS1S2pSS1S2c1c2b1b2a1a2S1S2Sc1c2b1b2a1a2p注:等代表波列4.相干长度能够产生干涉现象的最大光程差称为相干长度。从波列长度有限来看，只有同一波列分成的两部分经不同的光程再相遇时，才能发生干涉。所以，波列长度就是相干长度。光源的单色性越好，波列的长度就越长，相干长度也就越大，光源的相干性就越好。分波阵面法，如杨氏双缝实验等；分振幅法，如薄膜干涉等。分波阵面法pS*分振幅法Sp薄膜*5.获得相干光方法二、光程和光程差1.光程单色光在真空中

4、传播的速度为c单色光在折射率为n的介质中传播的速度为v则介质的折射率n为n=cv在t秒内，光在真空中传播的路程为L，在折射率为n的介质中传播的几何路程为x上式表示，光在折射率为n的介质中通过的几何路程x与介质的折射率n的乘积nx等于光在相同的时间内在真空中传播的路程。光在折射率为n的介质中通过的几何路程x与介质的折射率n的乘积nx，叫做光程(opticalpath)借助光程的概念，可将光在不同的介质中走的几何路程折算其在真空中所走的路程，便于进行同频率的光在不同的介质中转播的位相的比较。只要光程相同，光波

5、的位相也相同xLL=nx2.光程差光程的差值称为光程差如图所示，从光源S1发出的相干光经过折射率为n1、路程为x1。从光源S2发出的列相干光波经过折射率为n2、路程为x2他们在P点相遇，它们的光程差和相位差的关系为分别是两列光波的初相位是两列光波的光程差如果则三、杨氏双缝实验1.双缝干涉干涉问题分析的要点:(1)搞清发生干涉的光束；(2)计算光程差；(3)搞清条纹特点（形状、位置、级次分布、条纹移动等）；(4)求出光强公式、画出光强曲线。2.干涉条纹(interferencefringes)x-1x1xp

6、Dr1r20xx0xIxd单色光入射d>>λ，D>>d波程差：位相差：P点（1）产生相长干涉的条件：形成亮纹（brightfringes）亮纹强度极大位置：k为亮纹级次，k=0为中央条纹，以此为准，条纹上下对称。x-1x1xpDr1r20xx0xIxdx-1x1xpDr1r20xx0xIxd（2）产生相消干涉的条件：形成暗纹（darkfringes）亮纹强度极小位置：k为暗纹级次。x-1x1xpDr1r20xx0xIxd3.条纹间距：(distancebetweenfringes

7、)相邻两亮纹或相邻两暗纹之间的距离称为条纹间距，用△x表示，即4.结论(1)双缝干涉的条纹是一系列互相平行的明暗相间的条纹；(2)不太大时条纹等间距；(3)条纹间距△x与条纹级次k无关；(4)△x，△xD，和D一定时，d△x，d△xD和d一定时，△x，△x，白光入射时，只有k=0的中央亮条纹是白光，其余各级均为紫~红的彩色条纹。例题10-1如图10-5所示，在杨氏双缝实验中，若用He-Ne激光（波长为632.8nm）直接照射双缝，双缝间距为0.50mm，缝和屏幕的相距2.0m

8、。解：（1）由公式得（1）问条纹间距是入射光波长的多少倍？（2）若以折射率n=1.3164，厚度l=0.011mm的透明薄膜遮住其中的一缝，问在原来的中央亮纹处，将变为亮条纹还是暗纹？是第几级条纹？（2）未遮薄膜时，中央亮纹处的光程差为δ=r1—r2=0；遮上薄膜后，光程差为比较光程差与入射光波长的比值，可判断是亮条纹还是暗纹，以及条纹级次。程差是入射光半波长的奇数(2×6-1)倍，原来的中央亮纹处将变为暗条纹，是第6级暗条纹