光学基本知识与光场传播规律ppt课件.ppt

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1、第2章光学基本知识与光场传播规律2.1.1光的基本属性波动性和粒子性（波粒二象性）§2.1光学基础知识9/2/202112.1.2折射反射全反射当时，逐渐增大入射角，反射角会增大，达到直角9/2/20212此时有：当时，入射光的能量全部被界面反射回光密介质，即称为全反射。9/2/202132.1.3偏振（Polarization）1.光的偏振态线偏振光：·····光振动垂直板面光振动平行板面自然光：···9/2/20214部分偏振光：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··9/2/20215圆偏振光、椭圆偏振光右旋圆偏振光右旋椭圆偏振

2、光9/2/202162.偏振度Ip—部分偏振光中包含的完全偏振光的强度It—部分偏振光的总强度In—部分偏振光中包含的自然光的强度完全偏振光(线、圆、椭圆)P=1自然光(非偏振光)P=0部分偏振光0

3、吸收过程获得偏振光的一种方式：·······n1n2iir·自然光反射和折射后产生部分偏振光·····n1n2i0i0r0线偏振光··S起偏振角···9/2/20219i=时，反射光只有S分量—布儒斯特角或起偏角由有：9/2/2021101.两列光波的叠加(只讨论电振动)p···12r1r2P:12E0E10E202.1.4光的干涉光的相干条件：频率相同、振动方向相同、相差恒定9/2/202111非相干光源I=I1+I2—非相干叠加完全相干光源▲相长干涉（明）(k=0,1,2,3…)▲相消干涉（暗）(k=0,1,2,3…)2.条纹衬比度（对比度

4、，反衬度）9/2/202112双缝干涉一.双缝干涉p·r1r2xx0xIxxDdo单色光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)波程差：相位差：明纹暗纹9/2/202113条纹间距(1)一系列平行的明暗相间的条纹；(3)中间级次低；明纹:k，k=1,2,3…(整数级)暗纹:(2k+1)/2(半整数级)(4)条纹特点：(2)不太大时条纹等间距；某条纹级次=该条纹相应的(r2-r1)/9/2/202114二.光强公式若I1=I2=I0,则光强曲线I02-24-4k012-1-24I0x0x1x2x-2x-1sin0

5、/d-/d-2/d2/d9/2/2021152.1.5光的衍射（Diffractionoflight）1衍射现象、惠更斯——菲涅耳原理一.光的衍射1.现象:*S衍射屏观察屏a10-3a2.定义:光在传播过程中能绕过障碍物*S衍射屏观察屏LL的边缘而偏离直线传播的现象9/2/202116二.惠更斯——菲涅耳原理波传到的任何一点都是子波的波源，··pdE(p)rQdSS(波前)设初相为零n远场衍射(2)夫琅禾费衍射近场衍射(1)菲涅耳衍射3.分类:各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。9/2/202117P处波的强度取决于波

6、前上Q点处的强度K():方向因子9/2/2021182单缝的夫琅禾费衍射、半波带法一.装置*Sffa透镜L透镜L·pAB缝平面观察屏0δ二.半波带法(缝宽)S:单色光源:衍射角——中央明纹(中心)当时，可将缝分为两个“半波带”A→P和B→P的光程差9/2/202119aθ1′2BA半波带半波带12′两个“半波带”上发的光在P处干涉相消形成暗纹。当时，可将缝分成三个“半波带”P处近似为明纹中心aλ/2θBAλ/2半波带半波带121′2′9/2/202120aλ/2BAθ形成暗纹。当时,可将缝分成四个“半波带”,——暗纹——明纹(中心)——中

7、央明纹(中心)上述暗纹和中央明纹(中心)位置是准确的，其余明纹中心的位置较上稍有偏离。一般情况9/2/202121三.振幅矢量法、光强公式(N很大)每个窄带发的子波在P点振幅近似相等,设为P处的合振幅EP就是各子波的振幅矢量和的模透镜fpxxxsin缝平面缝宽aABC0观测屏9/2/202122P处是多个同方向、同频率、同振幅、初对于O点:=0,=0E0E0……E0=NE0对于其他点P：EP

8、3令有又P点的光强REPE0△Φ△Φ9/2/202124由可得(1)主极大（中央明纹中心）位置：(2)极小（