【精选】10.1光的干涉10.1光的干涉.pptVIP

* * ? ? 10-1 光的相干性 10-2 分波面干涉 10-3 分振幅干涉 10-4 光的衍射 10-5 光栅 10-6 X射线衍射 10-7 光的偏振 10-8 偏振光的干涉 人为双折射 旋光现象 ? 第十章 波动光学(Wave Optics) 引言：人们对光的认识经历了一个否定的否定过程 1）光的机械微粒学说（17世纪---18世纪末） 代表：牛顿 对立面：惠更斯--波动说 分歧的焦点：光在水中的速度 1850年佛科（Foucauld）测定 微粒说开始瓦解 2）光的机械波动说（19世纪初--后半世纪） 第十章 波动光学(Wave Optics) 预习:§10.2 2）光的机械波动说（19世纪初--后半世纪） 英国人杨（T.uoung)和法国人菲涅尔(A.T.Fresnel) 和马吕斯通过干涉、衍射、偏振等实验证明了光 的波动性及光的横波性。 性质：弹性机械波，在机械以太中传播。 3）光的电磁说（19世纪的后半期---） 19世纪后半期Maxwell建立电磁理论，提出了 光的电磁性，1887年赫兹用实验证实。 4）光的量子说（20世纪初---） 电磁波动说在解释“热幅射实验”及“光电效应”等 实验遇到困难。 1900年普朗克提出了“热辐射量子理论”爱因斯坦提出了光子理论，将光看成一束 以光速C粒子流。与电磁波动说相对立。二者各自统治着自已的领域。 1924年法国人德布罗意（De.Broglie)大胆地提出了“物质波”的概念，提出了物质的波粒二象性，即：一切物质（包括波）既具有波动性，又具有粒子性。尔后薛定谔、海森伯等人创建了量子力学，又将二者统一起来。 光是一个复杂性的客体，它的本性只能通过它所表现的性质来确定，它的某些方面象波而另一方面象微粒（波粒二象性）。但它既不是波，也不是微粒，也不是二者的混合体。 “山重水复疑无路，柳暗花明又一村” 出现了“相干光学”、“纤维光学”、“全息光学与全息技术”….它是既年轻又古老的科学。也是现代技术的基础 分类： 1）几何光学--研究光的直线传播及光学仪器的制造； 2）波动光学--研究光的波动性； 3）量子光学--研究光与物质的相互作用。 但从20 世纪50年代起光学的发展仍是“方兴未艾，前途无限”。 人们把数学、信息论与光的衍射结合起来，发展起一门新的学科——傅里叶光学，把它应用到信息处理、像质评价、光学计算等技术中去。特别是激光的发明，可以说是光学发展史上的一个革命性的里程碑，由于激光具有强度大、单色性好、方向性强等一系列独特的性能，自从它问世以来，很快被运用到材料加工、精密测量、通讯、测距、全息检测、医疗、农业等极为广泛的技术领域，取得了优异的成绩。 1)颜色是由光波的频率决定的。 2）引起眼睛视觉效应和光化学效应的是场中的电场。 Z X Y 定义：光矢量 --电场矢量 光振动—光矢量周期性的变化 一）光矢量、光强度 可见光波长 §11—1 光的相干性 一、光源 二）光源、普通光源发光的特点 1）光源--发光的物体 2）发光机理 --由能级辐射跃迁发出的光。 E2 E1 E3 光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强，用 I 表示。 在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为： 光源最基本的发光单元是分子、原子 3）普通光源发光的特点 ?在同一时间有大批原子发光，但不同步； ?每个原子都是断断续续发 光，每次发光时间极短（~10-8s），一次只能发出一个有限长度的波列。 ?各原子的各次发光是相互独立，互不关联的，同一原子先后发出的光及同一瞬间不同原子发出的光的频率、振动方向、初相位、发光的时间均是随机的。 结论：普通光源发出的光为非相干光 且同一光源上不同点发出的光也是非相干光。 二、光的相干性 要使两列波在P处产生相干叠加 两列光波应满足： （1）频率相同 （2）振动方向相同 （3）具有固定的相位差 相干光 将非相干光变为相干光的原则是： 原则：‘同出一源，分之为二’ 二）相干光的获得 1）分波阵面法 r1 r2 屏 从光源发出的同一个波振面上取两部分作为相干光源，这两个相干光源产生的次级波相遇时就可以发生干涉 2)分振幅法 S P 薄膜 S P 透 镜 透 镜 利用光在透明介质薄膜表面的反射和折射，将同一束光分割成振幅较小的两束相干光 三、光程 光程差 1）介质中光的速度与波长 n 真空 介质 n: 介质折射率： 光在介质中的波长 光在介质中传播时波长变短了 结论： 这将带来什么问题呢？ 光在介质中的速度： S a b c 设波源初相 ，则质点a、b、c的相位分别 落后： 一般而言：当波传播距离r时，r处的质点相位落后 与波长有关。