波动光学 施卫主编.ppt

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1、光学几何光学波动光学量子光学第十八章波动光学光的干涉光的衍射光的偏振基本内容§18.1光的相干性一、光的频率第一部分光的干涉相干波条件：频率相同、振动方向相同、恒定的位相差原子中一次量子跃迁的持续发光时间的数量级为10-8s，是一个有限长的正弦波列，波列长度为0.03~3m不是严格的单色光。单色光：频率恒定的一列无限长正弦（或余弦）光波。钠光灯的黄色光的波长为5893埃，但它也不是严格的单色光。两个独立的光源由于原子发光是随机的，间歇性的，两列光波的振动方向不可能一致，位相差不可能恒定，不可能成为一对相干光源。钠光灯A钠光灯B两束光不相干！二、光的振动方

2、向与位相差光波是电磁波。光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的是E矢量，称为光矢量。E矢量的振动称为光振动。怎样获得相干光呢？三、相干光的获得1、分波阵面法2、分振幅法§18.2分波阵面法产生的光的干涉把同一光源发出的光波分成两个光波，使它们经过不同的路程后相遇，获得相干光。让点光源发出的光波通过两个并排的小孔或利用反射和折射把光波的波阵面分为两部分，获得相干光。杨氏双缝菲涅耳双镜洛埃镜xk=+1k=-2k=+2k=0k=-1S1S2S***I一、杨氏双缝实验1、实验示意图：δ=2axDk=0,1,2,...()k=0,1,2,...()={明

3、纹暗纹明条纹的位置：Kλ+kλD2ax=++()k12λ2+Dx=2atg~~2aφr12sinφr2δ==axDS1S2rr12φφDa

4、论证实，光在镜子表面反射时有相位突变π，这种现象称为半波损失。若n1

5、空中经过nD所发生的相位改变。adeg与bh几何路程不等，但光程是相等的。abc三点在同一波阵面上，相位相等，到达F点相位相等，形成亮点，所以透镜的引入不会引起附加的光程差。agcbh.....eF屏.d.二、透镜的等光程性F屏acb...斜入射时，abc三点在同一波阵面上，相位相等，到达F点相位相等，形成亮点，透镜的引入同样不会引起附加的光程差。§18.4由分振幅法产生的光的干涉利用透明薄膜的两个表面对入射光的反射，把入射光的振幅分解为两部分，获得相干光。这两部分光相遇产生的干涉也叫薄膜干涉。平行平面膜干涉劈形膜干涉一、平行平面膜干涉光程差：CDABr

6、ii12n12nerP明暗条纹条件k=0,1,2,...()={明纹暗纹Kλ++()k12λ2+***S1S2S3单色光源en1n2n1n2n1>屏薄膜透镜1、对于透射光：2、垂直入射：3、δ=δ（i），光程差是入射角的函数，对于同一级条纹具有相同的倾角。讨论：二、平行平面膜干涉的应用（增透膜）解一：使反射绿光干涉相消取k=1MgF2玻璃1.38=n21.50=n1n0=112n2n1n0=1[例]在玻璃表面镀上一层MgF2薄膜，使波长为λ=5500A0的绿光全部通过。求：膜的厚度。解二:使透射绿光干涉相长12n2n1n0=1问题：此时反射光呈什么颜色

7、？取k=1取k=1取k=2反射光呈现紫蓝色ek+1ekθl光程差：1212n2n1n1二、劈形膜干涉（等厚干涉）={明纹暗纹Kλ++()k12λ2+明暗条纹条件：1、劈尖干涉l=λn22sinθ相邻两暗纹的间距：（暗纹条件）ek+1ekθl讨论：（3）、条纹的变化（1）、利用劈尖可以测量微小角度θ，微小厚度及照射光的波长。（2）、δ=δ（e），光程差是介质厚度的函数，对于同一级条纹，具有相同的介质厚度。夹角变小，条纹变宽，条纹向右移动夹角变大，条纹变密，条纹向左移动应该出现暗纹的位置实际的暗纹位置试件标准件（4）、劈尖干涉的应用—检验平面的平整度erR

8、2、牛顿环={明纹暗纹Kλ++()k12λ2+讨论：（1）、从反射光中观测，中