大物波动光学.ppt

《大物波动光学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章波动光学返回第六章波动光学1.光学是物理学的一分支。是一门历史悠久的学科，它的内容主要有：光的本质特性、产生、传播及与其它物体相互作用规律等等。2.光是一种电磁波，按研究问题的出发点及角度不同可把光学分成几个内容：(1)几何光学(GeometricalOptics):以几何原理为根据探讨光的反射(reflection)、折射(refraction)现象，而不考虑其它特性。(2)物理光学(PhysicalOptics)：a.波动光学(WaveOptics):主要研究其波动性;b.量子光学(QuantumOpt

2、ics):主要研究其量子性。下一张上一张返回3.光的含义严格地说光是人类眼睛所能察觉到的一种电磁辐射。随着科学的发展，人们逐渐认识到光是电磁波谱的一部分，所以“光”这一字被扩大指成一切电磁辐射。如：紫外线(Ultravioletray)、红外线(Infraredray)、x-射线(x-ray)。下一张上一张返回一.光是电磁波①每一列电磁波都有特定的波长和频率；②光矢量:光波为横波，由两个相互垂直振动的矢量E和H来表征。在光波中产生感光与生理作用的E矢量的振动称为光振动。下一张上一张返回平常人的眼睛能感受到的是可见

3、光，由多种波长的光波组成，波长的范围从400nm－760nm之间。是电矢量E，故称之为“光矢量”。§6-1光的基本性质及基本知识二.光源与发光(1)热光源：靠物体热辐射产生的光，如：白炽灯、直流电弧。下一张上一张返回1.光源（按光激发的方法来分）：b.光致发光:利用光能激发引起发光。如碱土金属的氧化物等,在可见光或紫外线的照射下被激发而发光。如：磷光、荧光。a.电致发光:利用电能激发引起发光。如稀薄气体通电时发出的辉光以及半导体二极管等；(2)冷光源：靠化学能、电能、光能激发物体发光。2.发光的本质：c.化学发光

4、：由于化学反应而发光。如燃烧过程，萤火虫的发光。根本上讲光是由物质原子能级跃迁（由激发态到正常态或基态）产生的电磁辐射，所以原子与分子发光具有“随机性与间歇性”：因光源中各原子和分子的激发方向和激发程度参差不齐、杂乱无章，所以它辐射的电磁波在振动方向、振动初相、频率各不相同。光源发出的光为“电磁波波列”。下一张上一张返回d.激光光源：利用受激辐射而引起发光。一个原子发光后，只有重新获得足够的能量后才会再次发光。3.光波波列：原子中一次量子跃迁的持续发光时间的数级为10-8s。原子每一次发光的光波是一段有限长的波列

5、，波列长度为0.03—3m。原子在激发态上存在的时间的数量级为10-11——10-8s，它很快就回到较低的能态，并发射光波。下一张上一张返回其频率一定、振动方向一定。1.单色光：三、单色光(MonochromaticLight)任何光源所发射的光都不是单色光。原子发射的光，其波列长度是有限的，光谱线都有一定宽度，不是严格的单色光。钠光灯发出的黄色光不是单色光。氦-氖激光器发出的光也不是严格的单色光。下一张上一张返回频率恒定的一列无限长正弦（或余弦）光波。I20I0IllΔl2ll2l+Δ光谱曲线Δl谱线宽度波列越

6、长，谱线宽度越窄，光的单色性越好。下一张上一张返回由多种频率的单色光复合而成的光，称为复色光。(如：可见光，波长400～760nm)3.色散(Chromaticdispersion)当复色光通过三棱镜时,由于折射率与频率有关，不同频率的光具有不同的折射率,这样各种不同频率的光将按不同的折射角分开形成一光谱,称为色散。2.复色光：下一张上一张返回两个独立的光源不可能成为一对相干光源即使两个光源的频率相同，但是由于原子发光是随机的，间歇性的，两束光波的振动方向不可能一致，相位差不可能恒定。钠光灯A钠光灯B两束光不相干

7、！1、独立光源的非相干性四、光的相干性下一张上一张返回2、光的相干叠加与非相干叠加设有两个频率相同的单色光，它们在叠加点的的光振动分别为：ω+=()t1cosjE10E1ω+=()t2cosjE20E2ω+=()tcosj0E叠加后=EE1E+22.1光的非相干叠加：注意：这里的是在叠加点两光振动的j1j2及初相，而不是两光源振动的初相。下一张上一张返回ω+=()tcosj0E=EE1E+222=0E10E220E++10E20E)j1j2(cos其中：+j=arctg10Esinj120Esinj2+10Eco

8、sj120Ecosj2非相干光(Inconherntlight)非相干光源(Incoherentsources).下一张上一张返回0EI∝2如果两个光源是独立的，由于发光的随机性与间歇性，相位差也随机变化，在观察时间内，相位差经历了0到2π的所有数值，所以=0E2τò1dt0τ2210E220E++10E20E)j1j2(cosdt=τò10τ2210E220E++10E