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1、18光学简史17世纪�粒子说(Newton)波动说(Huygens)19世纪�双缝实验(ThomasYoung)电磁理论(Maxwell)——光的波动性20世纪初�光电效应康普顿效应(Compton)——光的波粒二象性1960年�红宝石激光器(Maiman)——现代光学波动光学�光的干涉、衍射、偏振1.相干光的获得一.光的干涉2.光程3.干涉分类杨氏双缝干涉菲涅尔双棱镜干涉1.双光干涉(波阵面分割)洛埃境干涉劈尖干涉2.薄膜干涉•等厚干涉牛顿环干涉(振幅分割)迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪•等倾干涉平行平面薄膜干涉二.光的衍射
2、1.菲涅尔衍射(近场)•夫琅和费单缝衍射2.夫琅和费衍射(远场)•夫琅和费圆孔衍射•光栅衍射•x射线衍射三.光的偏振1.自然光和光的偏振现象2.偏振光的获得3.偏振光的检测第一节光的干涉一.相干光的获得1.相干条件�频率相同、振动方向、相位差恒定2.相干光源:能级跃迁辐射波列E2�=(E2-E1)/hE1波列长L=�c·独立·(不同原子发的光)独立(同一原子先后发的光)•不同原子发出的光�一般不是相干光。•同一原子发出的一束光,分成两束后成为相干光。分波面法分振幅法p·pS*S*薄膜薄膜*激光光源�E2��完全一样�=(E2
3、-E1)/h�(频率,位相,振动方向,传播方向)E13.干涉分类•双光干涉(波阵面分割)•杨氏双缝干涉•菲涅尔双棱镜干涉•洛埃境干涉•薄膜干涉(振幅分割)劈尖干涉•等厚干涉牛顿环干涉迈克尔逊干涉仪•等倾干涉迈克尔逊干涉仪平行平面薄膜干涉p4.两列光波的叠加r1·方向,频率相同1E�Ecos(�t��)·r211010·E0E�Ecos(�t��)E20220202222E�E�E�2EEcos��010201020�0��E10I�I�I�2IIcos��20101212�非相干光源:cos���0,I�I1�I2--非相干
4、叠加�相干光源cos���cos���I�I�I�2II,����2k�--干涉相长(明)�max1212I����Imin�I1�I2�2I1I2,����(2k�1)�-干涉相消(暗)二.光程�r•真空中:���2�aλb··�真空r2-r1•媒质中:�rn�rn���2��2�aλnb��··媒质真空r-r21媒质1.光程定义:L=nd�n1n2……nm……d1d2dm2.光程的物理意义:•光在介质中几何路程d�与在真空中几何路程nd所经历的相位变化相同。•光程本质�把介质中路程折合成真空中路程3.光程差:�=L2-L
5、1�•相位差和光程差的关系����2��真空����k�����2k�--干涉相长(明)真空���2k�1����(2k�1)�-干涉相消(暗)�����真空�2例1.2������L�L21�r·p12�S1n�r�d�nd�rr212�Sd22��r�r�n�1d21�例2.在真空中波长为�的单色光,在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B,若A、B两点位相差为3��则此路径AB的光程为(A)1.5�(B)1.5n�(C)3�(D)1.5�/n[A]P2.使用透镜不会产生附加光程差S1�L�S2QS2QS123.反射
6、光的相位突变和附加光程差n1nA··C•光疏→光密,反射光有半波损失.2·nB31.n1�n2�n3,n1�n2�n3•光密→光疏,1,2都没有,�无半波损失.•光疏→光密�1,2都有��无半波损失.2.n1�n2�n3,n1�n2�n3�有半波损失..1.杨氏双缝干涉1801年,ThomasYoung(1773-1829)单色光入射pxxr1·x�x��r2dox0I�DD>>d>>λ(D�m,d�10-4m,λ�10-7m)①光程差�rrx21�dsin��dtg��d�Dpxxr1·xr�x�2dox0I�DD明纹位置
7、:���k�,x�k��k�,k�0,1,2…d�D暗纹位置:���(2k�1),x��(2k�1)��(2k�1)22d②条纹特点�D�x���一系列平行的明暗相间的条纹�d��不太大时条纹等间距�例.上缝加介质膜?�中间级次低�例.复光照射?2.在双缝干涉实验中�为使屏上的干涉条纹间距变大�可以采取的办法是�D�A�使屏靠近双缝�x�B�使两缝的间距变小�d�C�把两个缝的宽度稍微调窄��D�改用波长较小的单色光源。[B]3.在双缝干涉实验中�双缝间距为2mm�双缝与屏的间距为300cm�入射光的波长为600nm�在屏上
8、形成的干涉图样的明纹间距为(1nm=10-9m)。�A�4.5nm��B�0.9mm�[B]�C�3.1nm��D�1.2nm。4.在图示的双缝干涉实验中�若用玻璃片折射率n1=1.4覆盖缝S�用折射率n�1.7覆盖缝S�将使122屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处o变为第五条明纹�设单
