第14章波动光学基础

《第14章波动光学基础》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14章波动光学基础北极光§14.1光是电磁波一.电磁波1.电磁波的产生凡做加速运动的电荷都是电磁波的波源例如：天线中的振荡电流分子或原子中电荷的振动2.对电磁波平面简谐电磁波的性质(1)(2)电磁波是横波•的描述（平面简谐波）和传播速度相同、相位相同(3)量值上(4)波速(5)电磁波具有波的共性——在介质分界面处有反射和折射3.电磁波的能量密度真空中折射率能流密度dA波的强度I结论：I正比于E02或H02,通常用其相对强度坡印亭矢量表示（坡印亭矢量）二.光是电磁波光色波长(nm)频率(Hz)中心波长(nm)红760~622660橙622~59

2、7610黄597~577570绿577~492540青492~470480兰470~455460紫455~400430可见光七彩颜色的波长和频率范围§14.2光源光波的叠加一.光源(1)热辐射(2)电致发光(3)光致发光(4)化学发光能级跃迁波列波列长L=c自发辐射非相干(不同原子发的光)非相干(同一原子先后发的光)..(5)同步辐射光源(6)激光光源受激辐射自发辐射E2E1·二.光波的叠加光强P12r1r2··当干涉项,非相干叠加,相干叠加当干涉项讨论1.非相干叠加即不恒定非相干叠加时(1)(2)(3)(1)相长干涉（明）(2)相消干涉（暗

3、）2.相干叠加如果如果相干条件:(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振动方向平行相干光源:同一原子的同一次发光3.相干条件、相干光源§14.3获得相干光的方法杨氏实验（分波阵面法）一.杨氏实验明条纹位置明条纹位置明条纹位置获得相干光的方法1.分波阵面法（杨氏实验)2.分振幅法（薄膜干涉)•实验现象光强极小（光强极大位置）光强极大（光强极小位置）•理论分析(1)屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为一系列平行的明暗相间条纹(4)当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地排列着几条彩色条纹Ik012-1-24I0x0x1x2x-2x-

4、1光强分布讨论(2)已知d,D及Δx,可测(3)Δx正比,D;反比d•二.洛埃镜（洛埃镜实验结果与杨氏双缝干涉相似）接触处,屏上O点出现暗条纹半波损失有半波损失相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差无半波损失入射波反射波透射波透射波没有半波损失••(1)明纹间距分别为(2)双缝间距d为双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为589.3nm，屏与双缝的距离D=600mm解例求(1)d=1.0mm和d=10mm，两种情况相邻明条纹间距分别为多大？(2)若相邻条纹的最小分辨距离为0.065mm，能分清干涉条纹的双缝间距d最大是多少？

5、用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为d，缝面与屏距离为D解最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光清晰的可见光谱只有一级例在400~760nm范围内，明纹条件为求能观察到的清晰可见光谱的级次§14.4光程与光程差若时间t内光波在介质中传播的路程为r,则相应在真空中传播的路程应为光程是一个折合量，在相位改变相同的条件下，把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程改变相同相位的条件下真空中光波长光程由光程差计算物象之间等光程原理光程1光程2光程3光程1=光程2=光程3相位差光程……多种介质用折射率n=1.58的很薄的云母片覆盖

6、在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为550nm解设云母片厚度为d。无云母片时，零级亮纹在屏上P点，则到达P点的两束光的光程差为零。加上云母片后，到达P点的两光束的光程差为当P点为第七级明纹位置时例求此云母片的厚度是多少？§14.6迈克耳逊干涉仪一.干涉仪结构二.工作原理光束1和2发生干涉d加强减弱光程差(无半波损)(有半波损)2.若M1、M'2有小夹角3.若M1平移d时，干涉条纹移过N条，则有当M1和M'2不平行，且光平行入射,此时为等厚条纹1.若M1、M2平行三.条纹特点等倾条纹五.

7、应用1.微小位移测量3.测折射率2.测波长四.时间相干性两光束产生干涉效应的最大光程差称为相干长度,与相干长度对应的光传播时间称为相干时间相干长度L和谱线宽度之间的关系为§14.7惠更斯—菲涅耳原理一.光的衍射现象1.现象衍射屏观察屏2.衍射光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比，波长越大，障碍物越小，衍射越明显。说明光源(剃须刀边缘衍射)二.惠更斯—菲涅耳原理同一波前上的各点发出的都是相干次波。设初相为零,面积为s的波面Q，其上面元ds在P点引起的振动为各次波在空间某点的相干叠加，就

8、决定了该点波的强度。1.原理内容2.原理数学表达取决于波面上ds处的波强度,为倾斜因子.••P处波的强度说明(1)对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂