波动光学-干涉1

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1、波动光学（WaveOptics）1光学------研究光的现象;光的本性;光与物质相互作用.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。▲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。▲波动光学：以光的电磁波本性为基础，研究传播规律，特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用2第三章光的干涉（Interferenceoflight）§3.1光源的发光特性一.普通光源与激光光源光源的最基本的发光单元是分子、原子。能级跃迁辐射发光时间t10-8s1.普通光源3原

2、子发光是间隙式的.各个原子的发光是完全独立的,互不相关.它们何时发光完全是不确定的;因此,不同原子发的光不可能产生干涉现象.------自发辐射例如:普通灯泡发的光;火焰;电弧;太阳光等等发光频率,光的振动方向,光波的初位相以及光波的传播方向等都可能不同;42.激光光源完全一样（频率，相位，振动，传播方向）全同光子可以实现光放大;单色性好;相干性好------受激辐射例如:氦氖激光器;红宝石激光器;半导体激光器等等.5二.光的单色性实际原子的发光:是一个有限长的波列,不是严格的余弦函数,只能说是准单色光:在某个中心频率（波长）附近有一定频率（波长

3、）范围的光。衡量单色性好坏的物理量是谱线宽度理想的单色光：具有恒定单一频率的简谐波，它无限伸展。例:普通单色光:10-2100A激光：10-810-5A可见光103A谱线宽度6造成谱线宽度的主要原因：1.自然增宽：由能级自然宽度形成。2.多普勒增宽：分子、原子的热运动引起.3.碰撞增宽：碰撞可增加原子能级宽度.由于谱线频率的展宽，一般波列的长度只有几厘米或几毫米。原子处在激发态有一定的寿命，-----能级宽度7三、光的相干性设E1‖E21=2=P:两列光波相遇，只讨论电振动，E—光矢量.r1r28P点光强：若S1,S2是完

4、全独立，无规地发光，没有固定位相差（10，20是无规则变化的）即它们是非相干光源，则若S1,S2是相干光源，必有固定位相差（10-20=const.)9普通光源获得相干光的方法：将光源上同一原子同一次发的光分成两部分，再使它们叠加。10§3.2杨氏双缝干涉(doubleslitinterference)英国科学家ThomasYoung(1773-1829)ss1s2一.条纹(中心)的位置亮纹:11在较小的情况下可以看出:x越大,波程差越大,干涉条纹的级次也越大.12暗纹:二.条纹间距相邻两亮纹(或暗纹)之间的距离都是亮纹与暗纹交替排列.

5、不太大时条纹等间距.13(1)可以测光波的波长(2)非单色光源,有色散现象:白光入射时，0级亮纹为白色（可用来定0级位置），其余级亮纹构成彩带,第二级亮纹就出现重叠。123400.40.760.40.7614三.条纹的衬比度(对比度)衬比度V差；(Imax=4I1，Imin=0——V=1.)§3.3其他分波面的干涉实验（自学）15§3.4空间相干性（spatialcoherence）对普通单色光源，光源尺寸对干涉有重要影响.设光源宽度为b，把它视为许多平行于双缝的线光源组成。1每一条细光源都会形成一套自己的双缝干涉图样．总光强应是非线

6、性叠加.bLNM三处发光的零级条纹错开（非相干叠加）16当N对应的0级亮纹和L对应的+1级亮纹重合时，条纹就亮成一片（条纹消失）。(补图)可以证明（书P113）:在B>>d，B>>b的条件下，条纹刚消失时有：——称为光源的极限宽度或b≥b0就观察不到干涉条纹了,应b

7、相干性的干涉条纹消失进行某种测量。D例如.测遥远星体的角直径。补充一。对光的空间相干性的理解。19