Chp14波动光学1调研报告.pptVIP

第五篇光学《新编基础物理学》第二版光学(optics)是研究光的本性,光的发射、传播和接受,光与物质的相互作用的应用的科学.光的起源可以追溯到二、三千年前.-我国的《墨经》就记载了许多光学现象.-欧几里得(Euclid,公元前约330—260)的《反射光学》研究了光的反射.-阿拉伯学者阿勒·哈增(Al-Hazen,965~1038)的《光学全书》,讨论了许多光学现象.光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和折射定律的时代算起，这两个定律奠定了几何光学的基础.第5篇光学第2页共56页光的波粒之争牛顿:光的直线转播说明光是粒子流.惠更斯、托马斯·杨、菲涅耳:光具有干涉和衍射现象,所以光是一种波.麦克斯韦:光是一种电磁波,而且是横波,传播速度为每秒30万公里.迈克尔逊:寻找“以太”实验的失败.爱因斯坦:用普朗克的“能量子”解释了光电效应.光具有粒子性.德布罗意:所有物体都具有波动性与粒子性.从历史上两种学说的争论,进展到当代光本性的研究,它构成了光学发展史中的一根红线.第5篇光学第3页共56页光学的理论体系经典光学几何光学以光的直线传播为基础，研究光在透明介质中的传播问题。波动光学以光的波动性为基础，研究光的传播及其规律量子光学以光和物质相互作用时所显示出的粒子性为基础，研究光的一系列规律。现代光学激光原理及应用傅立叶光学全息光学光谱学非线性光学第5篇光学第4页共56页第14章波动光学14.1光的相干性14.1.1光的电磁理论光是某一波段的电磁波只包含单一波长的光称为单色光各种频率不同的光复合起来称为复合光光是一种电磁波平面电磁波方程:光矢量(lightvector):对人的视觉和光化学效应起作用的主要是电场强度矢量E.14.1.2光的相干性两列光波的相干条件:频率相同；存在平行的光振动分量；在相遇点的相位差恒定.干涉定义:满足相干条件的两列或两列以上的光波在空间相遇，在重叠区域内会引起光能的重新分布，形成稳定的、明暗相间的干涉条纹，这称为光的干涉现象.干涉现象是一切波动所具有的共同特征.相干光波(coherentlight):满足相干条件的光波.相干光源(coherentsource):能产生相干光的光源.两列光波的叠加:P点:1.相干叠加干涉加强干涉减弱2.非相干叠加平均光强为:14.1.3普通光源发光微观机制的特点1.光源(lightsource)2.普通光源按光的激发分为以下几种:光致发光(photoluminescence):由光激发引起的发光现象热光源:利用热能激发的光源电致发光(electroluminescence):由电能直接转换为光能化学发光(chemiluminescence):由化学反应引起的发光现象两大类光源:普通光源激光光源自发辐射(spontaneousradiation)受激辐射(stimulatedradiation)普通光源发光的两个特点:间歇性(intermittence):各原子发光是间歇的，平均发光时间t约为10-8～10-11s，所发出的是一段长为L=ct的光波列.随机性(randomness):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.3.激光光源:受激辐射E2E1=(E2-E1)/h完全一样（频率、相位、振动方向、传播方向都相同）1)分波前法当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时,由该平面(即波前)上分离出两部分.杨氏双缝干涉就是采用这种方法.2)分振幅法利用透明薄膜的上下两个表面对入射光进行反射,产生两束反射光或两束透射光.薄膜干涉和迈克耳孙干涉仪等就采用这种方法.4.获得相干光的方法3)分振动面法利用某些晶体的双折射性质,可将一束光分解为振动面垂直的两束光,再经过检偏器产生干涉.分析:光分别在真空和介质中传播相同的距离D,相位变化?真空中:1.光程光不管在真空还是介质中传播，其频率v是不变的，而传播速度真空中的光速c＞介质中的光速v.介质中:则即此式表明,经过相同的几何路程,经过介质所发生的相位改变是真空中的n倍.因此,从相位改变这一角度考虑,在介质中光线经过D距离所发生的相位改变,等于真空中经过nD所发生的相位改变.14.1.4光程、透镜不引起附加的光程差光程的物理意义:光在媒质中经过的路程折算到同一时间内在真空中经过的相应路程.从物点发出的不同光线，经不同路径通过薄透镜后会聚成为一个明亮的实像，说明从物点到像点，各光线具有相等的光程.2.薄透镜不引起附加的光程差平行于透镜主光轴的平行光会聚在焦点F，从波面A上各点到焦点F的光线A1F、A2F、A3F,是等光程的.S平行于透镜副光轴的平行光会聚于后焦面上F,从波面B上各点到F的光线B1F、B2F、B3F是等光程的.点光源S发出球面波经透镜后成为聚向像点S´的球面波,S的波面C上的各点到像点S