第11章+波动光学(8g)ppt课件.ppt

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1、第十一章波动光学第一部分光的干涉§11-1光的相干性§11-2双缝干涉§11-3薄膜干涉§11-4迈克尔逊干涉仪§11-1光的相干性1.1普通光源的发光机理处于激发态的分子或原子自发地跃迁到低激发态或基态时，向外辐射电磁波。1．光源-13.6eV-3.4eV-1.5eV氢原子的发光跃迁波列1.2普通光源发光的特点随机性：每次发光是随机的，所发出各波列的振动方向和振动初相位都不相同。间歇性：各原子发光是断断续续的，平均发光时间t约为10-8s，所发出的是一段长为L=ct的光波列。1）两光源或光源的不同部分发出的光为非相干光。2）一般光源发出的光为复色光。结论：2．相干光与单色

2、光的获得2.1相干光的获得s1s2Ps图1分波阵面分振幅12n1n2n3光的色散2.2单色光的获得滤色片单色光源激光具有很好的相干性和单色性3.光的干涉现象r1r2S1S2P－－形成明暗相间的条纹若，则讨论：4.1光程光通过某一媒质的光程等于光在相同时间里在真空中所传播的几何路程:nru4．光程4.2光程差与明暗条件S1S2n2n1r1r2P为光在真空中的波长。4.3等光程性§11-2双缝干涉1．杨氏双缝实验1.1条纹的形成由双缝s1和s2发出的两相干光在屏幕上各点叠加。1.2明暗条件与条纹特点1）明暗条件2）条纹形状以O为中心，明暗相间，相互平行，等间距的条纹。O为明条纹。

3、3）条纹间距x白光入射的杨氏双缝干涉照片杨(T.Young)在1801年首先发现光的干涉现象，并首次测量了光波的波长。2．菲涅尔双镜实验等效于虚光源和发出的相干光的干涉菲涅尔双面镜的计算公式：菲涅尔双棱镜的计算公式：3．洛埃镜P处为暗条纹!半波损失：当光线从光疏媒质入射到光疏媒质与光密媒质的界面而产生反射时，在反射过程中光线产生了的位相突变，或产生/2的附加光程。光疏媒质光密媒质解：作业：12-1、12-2§11-3薄膜干涉1.薄膜干涉（一）——等厚干涉rCDn234n1iABPLe12Sn1在薄膜干涉中两束光的光程差1.1等厚干涉的光程差及明暗条件e12ne12n考思

4、题如图,若薄膜的上面与下面不是空气，而是折射率分别为n1和n2的媒质，试讨论n、n1和n2不同取值下反射光的光程差。折射光的光程差为多少？e12nn1n21.2劈尖的干涉条纹形成：明暗条件：xe12nxe12ne相同地方的轨迹，即明暗相间，相互平行，等间距的条纹。条纹形状：条纹间距：x1.3牛顿环条纹形成：明暗条件：n条纹形状：e相同地方的轨迹，即以O为圆心的明暗相间同心圆，相邻条纹不等间距，内疏外密。白光入射的牛顿环照片劈尖不规则表面丰富多彩的薄膜干涉水膜在白光下白光下的肥皂膜蝉翅在阳光下蜻蜓翅膀在阳光下白光下的油膜肥皂泡玩过吗?2.薄膜干涉（二）——等倾干涉2.1等倾

5、干涉的光程差rCDn234n1iABPLe12Sn1irABCDPLne12S342.2等倾干涉的观察考思题镜头颜色为什么发紫红?ORhre解：ab作业：12-6、12-7、12-12、12-14§11-4迈克尔逊干涉仪1．结构2．原理3．应用已知波长、条纹数目，可求距离。已知距离、条纹数目，可求波长。迈克耳逊在工作迈克耳逊（A.A.Michelson）美籍德国人因创造精密光学仪器，用以进行光谱学和度量学的研究，并精确测出光速，获1907年诺贝尔物理奖。迈克尔逊—莫雷实验：实验结果是否定的！“我的实验竟然对相对论这个怪物的诞生起了作用，我对此感到十分遗憾。”§11-5光的衍

6、射现象惠更斯-菲涅耳原理§11-6单缝衍射§11-7圆孔衍射光学仪器分辨本领§11-8光栅衍射§11-9X射线衍射第二部分光的衍射§11-5光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理1.光的衍射现象光在传播过程中遇到小孔、狭缝或障碍物时能改变其直线传播的特性而绕过小孔、狭缝或障碍物的现象。条件：衍射物的尺寸不比光的波长大得多。2.惠更斯-菲涅耳原理光的衍射的实质：波传播到各点，都可以视为发射子波的波源。从各点发出子波，在空间相遇时，也可相互迭加而产生干涉现象无数多光束干涉P3.菲涅尔衍射与夫琅和费衍射菲涅尔衍射夫琅和费衍射§11-6单缝衍射（单缝夫琅和费衍射）任意P点的光强决定于由狭缝上各

7、点发出的沿CP方向传播的各平行光经衍射透镜汇聚后在该点迭加的结果。1.条纹的形成(b)SPfOxCAB(a)PfOxCAB(a)A1A2A3C1C2C3C(b)ABb2.衍射图样1）O:＝0——零级明纹中心——k级暗纹中心2）3）——k级明纹中心半波带法：A1A2A3C1C2C3CAB4）k越大，半波带数越多，每个半波带面积越小。——明条纹光强随级数的增大而越小AbB1234振动矢量合成法：A1A2A3ANANRO/b2/b3/b-/b-2/b-3/bs