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* 第十章 光的波动性 第一节 光的干涉 内容： 1、光的电磁波理论 2、光的相干性 5、劳埃镜实验 3、杨氏双缝干涉实验 4、光程和光程差 光的本质 牛顿－光的粒子说 惠更斯－光的波动说 麦克斯韦的电磁波理论： 电磁波在真空中的传播速度等于光的传播速度 光本质上是一种电磁波 1、光的电磁波理论 电磁波这一速度与光速如此接近，看来我们有充分的 理由断定，光本身是以波动形式在电磁场中按电磁规律 传播的一种电磁振动。 爱因斯坦评价：电磁场理论是自牛顿 以来物理学上经历的最深刻和最有 成果的一次变革。 光源－能发光的物体 普通光源 热光源（白炽灯、太阳光源和一些高温发光体） 气体放电光源（日光灯、谱灯和一些气体放电管） 普通光源 激光光源 几何光学：光的反射、折射等 波动光学：光的干涉、衍射等 两个独立的普通光源不相干 2、光的相干性 (1) 相干波源的条件： 频率相同，振动方向相同，有固定相位差（如机械波和无线电波） 普通光源发光特点：各原子各次发光相互独立，各波列互不相干；原子发光是断续的（ ） ，每次发光形成一长度有限的波列. 原子能级及发光跃迁 基态 激发态 跃迁 自发辐射 频率、振动方向、相位各不相同 (2) 普通热光源的发光机制 同一光源同一点发出的光分成两束，使它们沿 着两个不同的路径传播后相遇，就能实现光的 干涉－相干光源 如何得到相干光源？ (3)相干光的产生 波阵面分割法 * 光源 振幅分割法 相干长度－能观察到干涉现象的最大光程差 3、杨氏双缝干涉实验 实 验 装 置 波程差 根据波的干涉条件： 加强 减弱 明暗条纹的位置 明纹 暗纹 (每个物理量的含义） 明纹 暗纹 中央明纹 明纹 暗纹 (1) 中央明条纹 （2） 第一级明条纹 （3） 第一级暗条纹 （4）白光照射时，中央明纹为白色，其他各级 出现彩色条纹 明暗条纹等间距等强度分布 明、暗纹的位置 就是明、暗纹到中央明纹的距离 1）条纹间距 相等 2）可计算单色光的波长 3） 一定时，条纹间距离与 的关系？ 明纹 暗纹 讨论 与 成正比 4） 条纹间距 与 的关系如何？ 一定时， 与 成反比 条纹间距 相等 例1 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为10m. (1) 若屏上第一级干涉明 纹 到同侧 的第四级明纹中 心间的距离为75mm,求单色光的波长; (2) 若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹中心间的距离以及第二级明纹间的距离. 解：由双缝干涉条件可得： （1） 两条第二级明纹间的距离为： (2) 若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹中心间的 距离以及第二级明纹间的距离. 4、光程和光程差 介质中的波长 介质的折射率 真空中和介质中单色光波的传播速度分别为 和 1）光程 光在不同介质中传播时，光波的频率不变，但 传播速度变了! 光波在介质中经过几何路径 所需要的时间为 ， 在相同的时间内，光波在真空中经过的路程为 式中 叫做与几何路径 相当的光程。 光程就是与介质中几何路径相当的真空路径 问：如图两相干光源光振动相位相同，且 , P 点干涉加强还是减弱 ? * P * 2）光程差 (两光程之差) 光程差 问: 若将 光源置于右图的介质中, P 点干涉结果是否变化 ? * P * 光程差 *