大学物理课件13光的干涉.pdf

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1、第13章光的干涉2018-5-281第13章光的干涉一、光学的研究内容•研究光的本性；•光的产生、传输与接收规律；•光与物质的相互作用；二、光的两种学说•光学的应用。牛顿的微粒说光是由发光物体发出的遵循力学规律的粒子流。惠更斯的波动说光是机械波，在弹性介质“以太”中传播。2018-5-282第13章光的干涉2018-5-283第13章光的干涉三、光的本性•光的电磁理论——波动性：干涉、衍射、偏振•光的量子理论——粒子性：黑体辐射、光电效应、康普顿效应四、光学的分类•几何光学以光的直线传播和反射、折射

2、定律为基础，研究光学仪器成象规律。•物理光学以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象基本规律。波动光学——光的波动性：研究光的传输规律及其应用的学科量子光学——光的粒子性：研究光与物质相互作用规律及其应用的学科2018-5-284第13章光的干涉§13.1相干光一、光波1．光波的概念：红外光：λ>0.76μm可见光：0.40μm与0.76μm之间紫外光：λ<0.40μm2．光的颜色：单色光——只含单一波长的光：激光复色光——不同波长单色光的混合：白光3．光的速度与折射率：v=c/n2018-5-285

3、二、光矢量第13章光的干涉1．光矢量电场强度E的振动称为光振动，电场强度称为光矢量。2．光强光的平均能流密度，表示单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光的能量在一个周期内的平均值I=cE022．相干条件①振动方向相同三、光的干涉现象②振动频率相同③相位相同或相位差保持恒定1．什么是光的干涉现象3．相干光与相干光源两束光的相遇区域形成稳两束满足相干条件的光称为相定的、有强有弱的光强干光分布。2018-5-28相应的光源称为相干光源6第13章光的干涉§13.1.3光干涉的计算方法光的干涉条件：相干光

4、源S1、S2发出的光波在空间P点相遇，两列波在P点的干涉本质上是两个同方向、同频率的电磁简谐振动的叠加。定量分析：2yEAcos(tr)11111EAcos(t)rP1011112SyEAcos(tr)122222r22AA2S2EAcos(t)20220A120102018-5-287第13章光的干涉2yAcos(tr)221111AAA2AAcos112122yAcos(tr)设12时（相干光要求）2

5、222122tr11tr22122r2r21212k,AAA,Imax12max(2k1),AAA,Imin12min2018-5-288第13章光的干涉在同一介质中12rr2122k,k0,1,2....加强(明纹）r2r1(2k1),k0,1,2...减弱（暗纹）22018-5-289第13章光的干涉如两列光波在不同介质中传播，其中nr称为

6、光程，在介质则有n中传播距离r引起的相位差等效于在真空中传播nr距离引起的相位差。22trtr1122122r2r2121000,,12nnn122(nrnr)22112018-5-28010第13章光的干涉nrnr称为光程差2211202k加强(2k1)减弱k加强0n2r2n1r10(2k1)减弱22018-5

7、-2811三、光程与光程第差13章光的干涉n1n2……nm1.光程L=�nidi……id1d2dm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。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。2018-5-2812第13章光的干涉λ•真空中ab··dba2d─光在真空中的波长•媒质中dφφφ2πbaλnλnabn─光在媒质中的波长··d媒质uc/nc/nnnnrr2

8、018-5-2813第13章光的干涉从相位看n1n2……nm……dndφ2π2πd1d2dmλλn从时间看ddndtuc/nc光程:L=nd或者：L=(nidi)22Linidi2018-5-2814第13章光的干涉s1r12.光程差n1p光程差：nrnrn22211s2r2相位差和光程差的关系：2r2r2r2r2121/n/n21212nr2nr22211(nrnr)22112