第12章 光的本质.ppt

双缝干涉 双缝干涉 薄膜干涉(film interference) 光的波动说认为光波是电磁波，是横波。电矢量E和磁矢量B都垂直于传播方向，并且它们之间相互垂直。电矢量E、磁矢量B和传播方向之间满足右手螺旋关系。电矢量E和磁矢量B的振动具有相同的相位，并且振幅成比例。光在真空中的传播速度xxx。Epsilon0为真空中的介电常数，mu为真空的磁导率。光在介质中的传播速度为xxx。真空中的光速除以 通过前面的学习，我们知道：机械波的强度与振幅的平方成正比。这一结论对于光波同样成立。 引入光程的概念，目的是把光在介质中的传播，等效地折算为光在真空中的传播，给研究带来方便。 洛埃镜是利用平面镜反射分波阵面的干涉实验。有光源S1发出的波阵面，一部分直接到达光屏上，另一部分被平面镜反射，然后再与直接射在光屏上的光产生干涉（阴影区域为两路光相遇叠加的区域）。在光屏上形成干涉条纹。与杨氏实验对比，光源S1在平面镜中的虚像S2为相干光。 当光波从折射率较小的光疏介质传向折射率较大的光密介质而且在两种介质的界面上发生反射时，反射光相位改变?? (相当于光程差改变??/2), 这种现象称为半波损失. 损失：光程减去半个波长. 折射光无半波损失。 有些物质能吸收某一方向的光振动，而只让与这个方向垂直的光振动通过，把这种物质涂在透明薄片上，就成为偏振片。 起偏器也能用作检偏器。 Unpolarized：非偏振的；transmission axis：透射方向，光轴； Polarizer：起偏镜；analyzer：检偏器；photocell：感光器； Alpha为起偏器和检偏器的偏振化方向的夹角。? IN为自然光(Natural light)的强度。 * 同样，当光通过小圆孔时候，也会产生衍射现象，称为圆孔衍射。爱里斑集中了衍射光能量的83.8%。 定性上与单缝夫琅禾费衍射一致。哪方面的定性？ 一个物点发光，经过光学透镜成像之后，由于圆孔衍射，不会是一个像点，而是一个爱里斑。随着光学透镜孔径增大，爱里斑的半径减小。 S1和S2是两个不相干的、发光强度相等的独立发光点。 S1和S2发出的光通过透镜D之后，在焦平面上呈现衍射图样。如S1和S2相距较远，则两衍射图样也相距较远，人们可以毫不怀疑地判断这是两个物点所成的像。当S1和S2逐渐接近时，则它们的衍射图样也逐渐接近，并且开始有重叠的部分。当S1和S2接近到什么程度时，两个物点恰好为光学仪器所分辨呢？ Airy Patterns：爱里图样。光强分布的三维图，对应上面那个二维图。 原子发光机理：当电子在某一个固定的轨道上运动时，并不发射光子。当电子吸收外界的能量之后，会从低能级向高能级跃迁。但是电子不能在高能级稳定存在，会自发的或在入射光子的影响下从高能级向低能级跃迁， 电子的总能量发生变化，这部分能量的改变值，就以光子的形式辐射出来。 自发辐射：在没有任何外界作用下，激发态原子自发地从高能级（激发态）向低能级（基态）跃迁，同时辐射出一个光子的过程。 受激辐射：当原子处于激发态E2时，如果恰好有能量（E2-E1）的光子射来，在入射光子的影响下，原子会发出一个同样的光子而跃迂到低能级E1上去，这种辐射叫做受激辐射。受激辐射发出的光子和外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态全相同。受激辐射是产生激光的必要条件。 普通光源发光特点： 原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列, 各原子各次发光相互独立，各波列互不相干。 普通光源的原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列。同一原子先后发的光是相互独立的，没有相对固定的位相差，不具有相干性，称为时间相干性。 由于物体上各个部分的原子发光步调不一致，没有相对固定的位相差，发出的光是相互独立的，各波列互不相干，称为空间相干性。 分振幅法：当一束光投射到两种透明介质的分界面上，光会一部分反射，另一部分折射。由于透明介质上下表面的反射光来自同一入射光，只是经历不同的路径而有恒定的相位差，因此它们是相干光。这种获得相干光的方法叫做分振幅法。大学物理实验中的全息摄影，就是用分振幅法来获得相干光的。 分波阵面法：将光源的波阵面分割为两部分，使之分别通过两个光路，然后在相遇的区域叠加。由于同一波阵面的各个部分具有相同的相位，所以分出来的两束光具有恒定的相位差。杨氏双缝实验用分波阵面法获取相干光。 constructive interference：相长干涉。destructive interference：相消干涉。 用普通单色光源（如钠光灯）照射小孔S，S成为点光源，发射球面波 。在S之后的对称位置上挖两个小孔S1和S2，它们处在同一波阵面上，由S1和S2发出的光是从同一个波阵面上分离出来的两部分，无疑是相干的，它们在空间相遇，发生干涉现象