(清华大学课件)波动光学6
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大学物理教程讲义波动光学.PPT
S，窄缝相当于一个线光源。
20
图6.7 双缝干涉示意图
6.2 分波面法干涉
1.光程差的计算
如图6.8所示，设双缝S1与S2之间的距离为d，双缝到 屏的距离为D，在屏上以屏中心为原点，垂直于条纹方向建 立x轴，用以表示干涉点的位置.设屏上坐标为x处的干涉点 P到两缝的距离分别为r1和r2，从S1和S2发出的两列相干光 到达P点的光程差应为δ= n（r2－r1）.
δ=n(r2-r1)
(6-4)
相干光在各处干涉加强或减弱取决于两束光的光程差，
而不是几何路程之差。
14
6.1 光的相干性
3.光程差满足的明暗纹干涉条件
15
6.1 光的相干性
4.透镜的等光程性
我们在观察干涉、衍射现象时，常借助于薄透镜.从透镜成
像的实验中知道，波阵面与透镜的主光轴垂直的平行光，经透
大量原子受外来激励会处于激发状态.处于激发状态的 原子是不稳定的，它要自发地向低能级状态跃迁，并同时向 外辐射电磁波。当这种电磁波的波长在可见光范围内时，即 为可见光。原子的每一次跃迁时间很短。由于一次发光的持 续时间极短，所以每个原子每一次发光只能发出频率一定、 振动方向一定且长度有限的一个波列。如图6.1（a）所示。 图6.1（b）所示
行业PPT模板：/hangye/ PPT素材下载：/sucai/ PPT图表下载：/tubiao/ PPT教程： /powerpoint/ Excel教程：/excel/
大学物理教程
10
6.1 光的相干性
图6.2 分波面法
图6.3 分振幅法
11
6.1 光的相干性
6.1.4 光程 光程差
1.光程
当两束相干光波在同一种 介质中传播时，在相遇点干涉 加强或减弱取决于两相干光波 在该处的相位差Δφ.如图6.4 所示，如果波长为λ的两束相 干单色光，分别在不同的介质 中传播后再在P点相遇。
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图6.7 双缝干涉示意图
6.2 分波面法干涉
1.光程差的计算
如图6.8所示，设双缝S1与S2之间的距离为d，双缝到 屏的距离为D，在屏上以屏中心为原点，垂直于条纹方向建 立x轴，用以表示干涉点的位置.设屏上坐标为x处的干涉点 P到两缝的距离分别为r1和r2，从S1和S2发出的两列相干光 到达P点的光程差应为δ= n（r2－r1）.
δ=n(r2-r1)
(6-4)
相干光在各处干涉加强或减弱取决于两束光的光程差，
而不是几何路程之差。
14
6.1 光的相干性
3.光程差满足的明暗纹干涉条件
15
6.1 光的相干性
4.透镜的等光程性
我们在观察干涉、衍射现象时，常借助于薄透镜.从透镜成
像的实验中知道，波阵面与透镜的主光轴垂直的平行光，经透
大量原子受外来激励会处于激发状态.处于激发状态的 原子是不稳定的，它要自发地向低能级状态跃迁，并同时向 外辐射电磁波。当这种电磁波的波长在可见光范围内时，即 为可见光。原子的每一次跃迁时间很短。由于一次发光的持 续时间极短，所以每个原子每一次发光只能发出频率一定、 振动方向一定且长度有限的一个波列。如图6.1（a）所示。 图6.1（b）所示
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大学物理教程
10
6.1 光的相干性
图6.2 分波面法
图6.3 分振幅法
11
6.1 光的相干性
6.1.4 光程 光程差
1.光程
当两束相干光波在同一种 介质中传播时，在相遇点干涉 加强或减弱取决于两相干光波 在该处的相位差Δφ.如图6.4 所示，如果波长为λ的两束相 干单色光，分别在不同的介质 中传播后再在P点相遇。
大学物理波动光学课件
麦克斯韦电磁理论：19 世纪中叶，英国物理学 家麦克斯韦建立了电磁 理论，揭示了光是一种 电磁波，为波动光学提 供了更加深入的理论根 据。
在这些重要人物和理论 的推动下，波动光学逐 渐发展成为物理学的一 个重要分支，并在现代 光学、光电子学等领域 中发挥了重要作用。
02 光的干涉
干涉的定义与分类
定义 分类 分波前干涉 分振幅干涉
干涉是指两个或多个相干光波在空间某一点叠加产生加强或减 弱的现象。
根据光源的性质，干涉可分为两类，分别是ห้องสมุดไป่ตู้波前干涉和分振 幅干涉。
波前上不同部位发出的子波在空间某点相遇叠加产生的干涉。 如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜等
。
一束光的振幅分成两部分（或以上）在空间某点相遇时产生的 干涉。例如薄膜干涉、等倾干涉、等厚干涉以及迈克耳孙干涉
波动光学与几何光学的比较
几何光学
几何光学是研究光线在介质中传播的光学分支，它主要关注 光线的方向、成像等，基于光的直线传播和反射、折射定律 。
波动光学与几何光学的区分
波动光学更加关注光的波动性质，如光的干涉、衍射等现象 ，而几何光学则更加关注光线传播的几何特性。两者在研究 对象和方法上存在差异，但彼此相互补充，构成了光学的完 整体系。
VS
马吕斯定律
当一束光线通过两个偏振片时，只有当两 个偏振片的透振方向夹角为特定值时，光 线才能通过。这就是马吕斯定律，它描述 了光线通过偏振片时的透射情况。这两个 定律在光学和物理学中都有着广泛的应用 。
THANKS
感谢观看
分类
根据障碍物的大小和光波波长的相对 关系，衍射可分为菲涅尔衍射和夫琅 禾费衍射。
单缝衍射与双缝衍射
单缝衍射
大学物理波动光学PPT课件
例2：例11-2
n3 n2 n1
23
n1
氟化镁 n2
玻璃
d
n3 n2
第11页/共44页
11.2 光的衍射
衍射现象： 只有当波长与障碍物的线度可比拟 时，才能观察到明显的衍射现象。
惠更斯-菲涅尔原理 子波干涉 夫琅和费单缝衍射：光源、单缝、屏幕距离无穷远 缝宽a、波长λ、焦距f、衍射角φ
S
L1 R
入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失。折射光 没有半波损失。
第7页/共44页
光程
真空中: C、 介质中: C' 、 '
同一束光在不同的介质中频率不变。
C C' '
n C C' '
'
n
2 r 2 nr '
即光在介质中传播r的波程与其在真空中
传播nr的波程产生的相位差相同.
l
dl
I I0
ln I l
I0
I I 0 e l
dl
I0
I
c I I0e cl
朗伯-比尔定律
第29页/共44页
令透射比 吸收度 消光系数
T I e cl I0
A logT cl loge
loge
比色计 分光光度计 光谱分析
A cl
第30页/共44页
本章小结
➢ 干涉：杨氏双缝干涉 薄膜干涉、半波损失、光程
I
0
一级光谱
ab
三级光谱 二级光谱
第40页/共44页
sin
光谱分析
由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成 分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分 析出元素的含量．
《波动光学》ppt课件
物理意义
马吕斯定律是定量描述偏振光通过检偏器后透射光强与入射线 偏振光和检偏器透振方向夹角之间关系的定律，是波动光学中 的重要公式之一。
晶体中双折射现象解释
双折射现象
当一束光入射到各向异性的晶体时，会分成两束光沿不同方向折 射的现象。
产生原因
晶体内部原子排列的规律性使得晶体具有各向异性，导致不同方向 上折射率不同。
研究中的应用。
03
非线性波动光学应ห้องสมุดไป่ตู้领域
概述非线性波动光学在光通信、光计算、光信息处理等领域的应用前景。
量子波动光学发展动态
量子波动光学基本概念
阐述光的量子性质及其与波动光学的关系，包括光子、量子态、量子纠缠等。
量子波动光学研究方法
介绍量子光学实验技术、量子信息处理方法等在量子波动光学研究中的应用。
薄膜干涉实验操作
阐述薄膜干涉实验的基 本原理和实验方法，包 括等厚干涉和等倾干涉 的实现方式及条纹特征。
衍射实验数据处理方法分享
衍射实验基本概念
解释衍射现象的产生条件和基本原理，介绍衍射光栅、单 缝衍射等实验方法。
01
衍射光栅数据处理
分享衍射光栅实验的数据处理技巧，包 括光栅常数、波长等参数的测量方法和 误差分析。
03
复杂介质中波动光 学应用领域
概述复杂介质中波动光学在生物 医学成像、环境监测与治理、新 能源等领域的应用前景。
06
实验方法与技巧指 导
基本干涉实验操作规范介绍
干涉实验基本概念
阐述干涉现象的产生条 件和基本原理，解释相 干光波的概念及获得方 法。
双缝干涉实验操作
详细介绍双缝干涉实验 的实验装置、操作步骤 和注意事项，以及双缝 干涉条纹的特点和分析 方法。
马吕斯定律是定量描述偏振光通过检偏器后透射光强与入射线 偏振光和检偏器透振方向夹角之间关系的定律，是波动光学中 的重要公式之一。
晶体中双折射现象解释
双折射现象
当一束光入射到各向异性的晶体时，会分成两束光沿不同方向折 射的现象。
产生原因
晶体内部原子排列的规律性使得晶体具有各向异性，导致不同方向 上折射率不同。
研究中的应用。
03
非线性波动光学应ห้องสมุดไป่ตู้领域
概述非线性波动光学在光通信、光计算、光信息处理等领域的应用前景。
量子波动光学发展动态
量子波动光学基本概念
阐述光的量子性质及其与波动光学的关系，包括光子、量子态、量子纠缠等。
量子波动光学研究方法
介绍量子光学实验技术、量子信息处理方法等在量子波动光学研究中的应用。
薄膜干涉实验操作
阐述薄膜干涉实验的基 本原理和实验方法，包 括等厚干涉和等倾干涉 的实现方式及条纹特征。
衍射实验数据处理方法分享
衍射实验基本概念
解释衍射现象的产生条件和基本原理，介绍衍射光栅、单 缝衍射等实验方法。
01
衍射光栅数据处理
分享衍射光栅实验的数据处理技巧，包 括光栅常数、波长等参数的测量方法和 误差分析。
03
复杂介质中波动光 学应用领域
概述复杂介质中波动光学在生物 医学成像、环境监测与治理、新 能源等领域的应用前景。
06
实验方法与技巧指 导
基本干涉实验操作规范介绍
干涉实验基本概念
阐述干涉现象的产生条 件和基本原理，解释相 干光波的概念及获得方 法。
双缝干涉实验操作
详细介绍双缝干涉实验 的实验装置、操作步骤 和注意事项，以及双缝 干涉条纹的特点和分析 方法。
医学物理学波动光学课件
医学物理学波动光学 课件
汇报人： 日期:
contents
目录
• 波动光学基础 • 光的干涉 • 光的衍射 • 偏振光学 • 波动光学在医学物理学中的应用
01
波动光学基础
波动现象的概述
波动现象
波动现象是物理学中常见的现象 之一，涉及振荡、传播和干涉等 特性。在医学物理学中，波动光 学的研究对于医学诊断和治疗具
有重要意义。
波动的分类
根据传播介质和传播方式的不同 ，波动可以分为机械波和电磁波 。机械波以物质粒子为媒介传播 ，而电磁波以光子为媒介传播。
波动的基本特征
波动具有振幅、频率、波长、相 位等基本特征，这些特征在波动
光学中具有重要的作用。
波动光学的基本原理
光波动的基本理论
光波动是波动光学研究的基础，包括光的干涉、衍射和偏 振等现象。这些现象可以通过光的波动理论进行解释和描 述。
05
波动光学在医学物理学 中的应用
X射线的波动性质和医学应用
X射线是一种电磁波，具有波动和粒子二象性，在医学物理学中广泛应用于诊断、治 疗和实验研究。
X射线可以穿透人体部分组织，如肌肉、脂肪等，但不能穿透骨头、金属等硬质物质 。
基于X射线的波动性质，医学物理学发展出了X射线摄影、计算机断层扫描(CT)、核 磁共振(MRI)等多种诊断技术。
干涉仪器的原理和应用
干涉仪器的分类
根据测量方式的不同，干涉仪 器可分为零差干涉仪和非零差
干涉仪。
干涉仪器的原理
干涉仪器利用光的干涉现象测量物 理量，如长度、厚度、折射率等。
干涉仪器的应用
在医学、物理学、化学等领域，干 涉仪器被广泛应用于测量和研究中 。
干涉图样的分析和解释
汇报人： 日期:
contents
目录
• 波动光学基础 • 光的干涉 • 光的衍射 • 偏振光学 • 波动光学在医学物理学中的应用
01
波动光学基础
波动现象的概述
波动现象
波动现象是物理学中常见的现象 之一，涉及振荡、传播和干涉等 特性。在医学物理学中，波动光 学的研究对于医学诊断和治疗具
有重要意义。
波动的分类
根据传播介质和传播方式的不同 ，波动可以分为机械波和电磁波 。机械波以物质粒子为媒介传播 ，而电磁波以光子为媒介传播。
波动的基本特征
波动具有振幅、频率、波长、相 位等基本特征，这些特征在波动
光学中具有重要的作用。
波动光学的基本原理
光波动的基本理论
光波动是波动光学研究的基础，包括光的干涉、衍射和偏 振等现象。这些现象可以通过光的波动理论进行解释和描 述。
05
波动光学在医学物理学 中的应用
X射线的波动性质和医学应用
X射线是一种电磁波，具有波动和粒子二象性，在医学物理学中广泛应用于诊断、治 疗和实验研究。
X射线可以穿透人体部分组织，如肌肉、脂肪等，但不能穿透骨头、金属等硬质物质 。
基于X射线的波动性质，医学物理学发展出了X射线摄影、计算机断层扫描(CT)、核 磁共振(MRI)等多种诊断技术。
干涉仪器的原理和应用
干涉仪器的分类
根据测量方式的不同，干涉仪 器可分为零差干涉仪和非零差
干涉仪。
干涉仪器的原理
干涉仪器利用光的干涉现象测量物 理量，如长度、厚度、折射率等。
干涉仪器的应用
在医学、物理学、化学等领域，干 涉仪器被广泛应用于测量和研究中 。
干涉图样的分析和解释
大学物理教程课件讲义 波动光学共92页PPT
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
大学物理教程课件讲义 波动光学
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、吁嗟身 Nhomakorabea后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
2024版大学物理物理学波动光学ppt教案
大学物理物理学波动光学ppt教案•波动光学基本概念与原理•干涉现象及其应用•衍射现象及其应用•偏振光及其应用目录•波动光学实验方法与技巧•课程总结与拓展延伸01波动光学基本概念与原理光具有电磁波的基本性质，包括电场和磁场的振动以及传播速度等。
光是一种电磁波光的波动性表现光的波粒二象性光具有干涉、衍射、偏振等波动性质，这些性质是光作为波动现象的重要表现。
光既具有波动性质，又具有粒子性质，这种波粒二象性是量子力学中的基本概念。
030201光的波动性质1 2 3描述光波传播的基本方程，包括振幅、频率、波速等参数。
波动方程波速等于波长乘以频率，这一关系在波动光学中具有重要意义。
波速、波长、频率关系不同波长的光在介质中传播速度不同，导致光的色散现象。
色散现象波动方程与波速、波长、频率关系光的偏振现象及原理偏振现象光波中电场矢量的振动方向对于光的传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。
偏振光的产生通过反射、折射、双折射和选择性吸收等方法可以获得偏振光。
偏振光的检测通过偏振片、尼科耳棱镜等可以检测偏振光。
干涉和衍射现象概述干涉现象01两列或几列光波在空间某些区域相遇时相互加强，在某些区域相互减弱，形成稳定的强弱分布的现象。
产生干涉的条件是波的频率相同，振动方向一致，相位差恒定。
衍射现象02光绕过障碍物继续向前传播的现象叫做光的衍射。
产生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长相差不大或比波长小。
干涉和衍射的应用03干涉和衍射现象在光学测量、光学信息处理等领域有广泛应用。
02干涉现象及其应用03干涉条纹特点等间距、等光程差、明暗相间。
01双缝干涉实验装置与原理通过双缝的相干光源产生干涉现象，观察干涉条纹的分布和变化。
02干涉条件分析满足相干条件的光源，如单色光、点光源等，以及合适的双缝间距和屏幕距离。
双缝干涉实验及条件分析光在薄膜上下表面反射后产生干涉现象，形成彩色条纹。
薄膜干涉原理肥皂泡、油膜等薄膜干涉现象的观察和分析。
大学物理 物理学 课件 波动光学
为定域干涉。
应用：
•测定薄膜的厚度； •测定光的波长；
例8－3．如图所示，在折射率为1.50的 平板玻璃表面有一层厚度为300nm，折 射率为1.22的均匀透明油膜，用白光垂 直射向油膜，问：
1)哪些波长的可见光在反射光中产生 相长干涉? 2)若要使反射光中λ=550nm的光产生相 消干涉，油膜的最小厚度为多少?
黑体辐射、光电效应、康普顿效应
四、光学的分类
• 几何光学
以光的直线传播和反射、折射定律为基础，研究光学仪 器成象规律。
• 物理光学
以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象基本规律。
• 波动光学——光的波动性：研究光的传输规律及其应用的 学科
• 量子光学——光的粒子性：研究光与物质相互作用规律及 其应用的学科
*②若把整个实验装置置于折射率为n的介质中，
明条纹： =条纹： =n(r2-r1)=±(2k+1)λ/2 k=0,1,2,3,…
或 明条纹：r2-r1=2ax/D=±kλ/n=±kλ’ k=0,1,2,…
暗条纹：r2-r1=2ax/D=±(2k+1)λ/2n
本章学习内容：
波动光学：光的干涉、衍射、偏振
光的干涉和衍射现象表明了光的波动性， 而光的偏振现象则显示了光是横波。光波作为 一种电磁波也包含两种矢量的振动，即电矢量 E和磁矢量H，引起感光作用和生理作用的是其 中的电矢量E，所以通常把E矢量称为光矢量， 把E振动称为光振动。
§8－1 光波及其相干条件
6、讨论
Δx=Dλ/2a
*（1）波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化
①光源S位置改变： •S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移； •S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。
大学物理波动光学教学课件
偏振的应用与技术
01
光学成像技术
利用偏振现象可以改良光学成像的质量，如通过使用偏振眼镜来消除反
射光的影响，提高观看3D电影的视觉效果等。
02
光纤通讯技术
在光纤通讯中，利用偏振复用技术可以提高传输速率和传输效率，同时
也可以实现更远距离的传输。
03
光学信息处理技术
利用偏振现象可以实现光学信息处理，如光学图像处理、光学模式辨认
实验三：光的偏振实验
实验目的
通过实验视察和分析光的偏振现象，了解光的电磁性质。
实验原理
利用偏振片将自然光转化为偏振光，视察不同角度下偏振光的强度变化。
实验三：光的偏振实验
实验步骤
1. 准备实验器材：自然光源、偏 振片、检测器等。 2. 将自然光源通过偏振片转化为 偏振光。
实验三：光的偏振实验
3. 在检测器上视察不同角度下偏振光 的强度变化。
随着计算机技术和数值计算方法的不断进步，未 来波动光学的研究将会更加深入，有望解决一些 当前难以解决的问题。
未来波动光学将会与量子力学、光子学等领域更 加紧密地结合，有望开辟新的研究领域和应用场 景。
谢谢您的凝听
THANKS
VS
实验结果与分析：通过实验视察到不 同角度下偏振光的强度产生变化，分 析得出这是由于光的电磁性质导致的 。
06
总结与展望
总结
波动光学的基本概念
这部分内容主要介绍了波动光学的定义 、研究内容和研究意义。
波动光学的基本原理和方法
重点讲授了波动光学的基本原理、光 的干涉、衍射和偏振等基本概念，以
及波动光学的基本实验方法。
实验二：光的衍射实验
实验步骤
1. 准备实验器材：单色光源、单缝或圆 孔衍射装置、屏幕等。
第6章-波动光学-课件
（2）相邻明条纹间距 b 对应 标准平板玻璃
空气膜厚度差是 ，故间距 a
2
对应空气膜厚度差应是 a 。
2b
图6.15
待检工件
6.5 劈尖 牛顿环
第四章 机械振动
二 牛顿环
由一块平板玻璃和一平凸透镜组成
d
光程差
Δ2d
2
6.5 劈尖 牛顿环
第四章 机械振动
6.5 劈尖 牛顿环
第四章 机械振动
牛顿环实验装置
Δ2nd
2
k, k1,2,明纹
Δ (2k1), k0,1,暗纹
2
n1 n1
第四章 机械振动
n
d
6.5 劈尖 牛顿环
第四章 机械振动
讨论
b
n1 n
L
b
(1)棱边处 d0
n
n /2 D
Δ 为暗纹.
2
n1
(k 1) （明纹）
d 2 2n
Байду номын сангаас
劈尖干涉
k 2n （暗纹）
6.5 劈尖 牛顿环
第四章 机械振动
(2)相邻明纹（暗纹）
b
n1 n 间的厚度差
L
b
n
n /2 D
n1
di1di
n
2n 2
D L
n 2
b
劈尖干涉
6.5 劈尖 牛顿环
第四章 机械振动
b
L
n1 n
n
n /2 D
n1
(3)条纹间距
b 2n
Dn L L
2b 2nb
b
劈尖干涉
6.5 劈尖 牛顿环
(4 )干涉条纹的移动
第四章 机械振动
波动光学-06迈克尔逊干涉仪
波动光学-06迈克尔逊干涉仪
xx年xx月xx日
目 录
• 迈克尔逊干涉仪简介 • 波动光学基本理论 • 迈克尔逊干涉仪实验操作 • 实验结果分析与讨论 • 参考文献
01
迈克尔逊干涉仪简介
迈克尔逊干涉仪的基本原理
基于干涉原理
迈克尔逊干涉仪利用了光的干涉现象，通过将一束光分为两 束，然后让它们在特定的路径上反射回来并重新组合，从而 产生干涉图案。
光的衍射现象与衍射条纹
01
02
03
光的衍射
光波绕过障碍物后产生的 弯曲和散射现象。
衍射条纹
由于光的衍射作用而在空 间形成的明暗相间的条纹 。
衍射极限
描述光波衍射能力大小的 物理量，与波长和孔径大 小有关。
03
迈克尔逊干涉仪实验操作
实验准备
准备仪器
包括迈克尔逊干涉仪、激光器、电 源、屏幕、尺子等。
认真记录数据
实验过程中要认真记录数据，以便后续处 理和分析。
04
实验结果分析与讨论
实验数据记录与分析
数据记录
在实验过程中，我们记录了不同实验条件下的数据，包括干涉图像、条纹计 数、测量值等。
数据分析
通过对实验数据的分析，我们发现干涉条纹的形状和数量受到多种因素的影 响，如光源的波长、光强分布、实验环境的温度和湿度等。
展望
未来，我们可以进一步探索迈克尔逊干涉仪在其他领域的应 用，如量子光学、光学通信和生物医学等。此外，我们还可 以尝试采用不同的光学元件和参数，以实现更复杂的干涉模 式和更高的测量精度。
05
参考文献
参考文献
1
王沪生, 赵凯华, 陈熙谋. 光学(下册) [M]. 北京: 人民教育出版社, 1987.
xx年xx月xx日
目 录
• 迈克尔逊干涉仪简介 • 波动光学基本理论 • 迈克尔逊干涉仪实验操作 • 实验结果分析与讨论 • 参考文献
01
迈克尔逊干涉仪简介
迈克尔逊干涉仪的基本原理
基于干涉原理
迈克尔逊干涉仪利用了光的干涉现象，通过将一束光分为两 束，然后让它们在特定的路径上反射回来并重新组合，从而 产生干涉图案。
光的衍射现象与衍射条纹
01
02
03
光的衍射
光波绕过障碍物后产生的 弯曲和散射现象。
衍射条纹
由于光的衍射作用而在空 间形成的明暗相间的条纹 。
衍射极限
描述光波衍射能力大小的 物理量，与波长和孔径大 小有关。
03
迈克尔逊干涉仪实验操作
实验准备
准备仪器
包括迈克尔逊干涉仪、激光器、电 源、屏幕、尺子等。
认真记录数据
实验过程中要认真记录数据，以便后续处 理和分析。
04
实验结果分析与讨论
实验数据记录与分析
数据记录
在实验过程中，我们记录了不同实验条件下的数据，包括干涉图像、条纹计 数、测量值等。
数据分析
通过对实验数据的分析，我们发现干涉条纹的形状和数量受到多种因素的影 响，如光源的波长、光强分布、实验环境的温度和湿度等。
展望
未来，我们可以进一步探索迈克尔逊干涉仪在其他领域的应 用，如量子光学、光学通信和生物医学等。此外，我们还可 以尝试采用不同的光学元件和参数，以实现更复杂的干涉模 式和更高的测量精度。
05
参考文献
参考文献
1
王沪生, 赵凯华, 陈熙谋. 光学(下册) [M]. 北京: 人民教育出版社, 1987.
清华大学物理课件：波动光学衍射
在
0处，
0
sin
1
I
I0
Imax
此时所有子波的振幅矢量同相叠加 。
（与半波带法的结果相同）
(2) 极小（暗纹）位置：
令 sin=0I=0，
即 k，k 1,2,3时，sin 0 I 0
24
此时由 a sin k 得 a sin k
3
二、惠更斯——菲涅耳原理：
（Huygens—Fresnel principle）
惠——菲原理：波传到的任何一点都是 子波的波源，各子波在空间某点的相干 叠加，就决定了该点波的强度。
※该原理的 数学表达式如下：
dE( p)
a(Q) K ( )
r
dS
4
0，K Kmax
K ( ) ：方向因子 K( )
11
到什么时候光强降为零呢? 或者说,第一暗纹的是多大呢?
当 光程差 = a sin = 2×/2 时,
我们说将缝分为了 两个“半波带”：
光线1与1’在P点的 相位差为，
光线2与2’在P点的
相位差为 ，
------
12
所以两个“半波带”上发的光在P处干涉相消， 形成第一暗纹。 当再 ，=3/2时，可将缝分成三个 “半波带”，其中两个相邻的半波带发的光 在 P 处干涉相消，剩一个“半波带”发的光在 P 处合成，P 处即为中央亮纹旁边的那条 亮纹的中心。
13
当=2 时，可将缝分成四个“半波带” 它们发的光在P处两两相消，又形成暗纹……
14
一般情况：
a sin 0
——中央明纹(中心)
a sin k，k 1,2,3… ——暗纹(中心)
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α = 90 , α = 270 Imin = 0
11
§ 23—3 反射和折射时光的偏振
一,反射光的偏振: 反射光的偏振: 马吕斯发现 自然光反射时, 自然光反射时, 可以产生 部分 偏振光或 完全偏振光
12
13
14
当 i = i0 时,反射光为完全偏振光 . i0 叫起偏角
i0
15
二,折射光的偏振
A // B
偏振片透明
偏振片全黑 (消光现象) 消光现象) 说明了光波是横波. 说明了光波是横波. B绕轴旋转, 绕轴旋转, 绕轴旋转 强度发生变化
A B
问题: 问题:如何解释实验 1,2 ? ,
7
二,自然光与偏振光
偏振光
1,线偏振光: ,线偏振光: 光波的振动方向只有一个方向 表示法: 表示法:
19
4,正晶体,负晶体 ,正晶体,
光轴
c 晶体的折射率 n = v
负晶体
v
ve
0
v
ve
0
v0 ≤ ve , n0 ≥ ne
负晶体
正晶体
n0
n
e
常数 变化
在垂直于光轴的方向上
ve (max) ne (min)
负晶体的主折射率
3
ne (min)
作业
23—5,8,10 , ,
23
�
表示法: 表示法: 4,自然光:实际的光源中许多原子同时跃迁独立发光, ,自然光:实际的光源中许多原子同时跃迁独立发光, 各不相同,但机会均等. 方向 各不相同,但机会均等. 自然光可分解为两个垂直 振幅相等的独立光振动. 的,振幅相等的独立光振动.
表示法: 表示法:
9
实验1: 实验 :
现在可以解释实验1, 了 现在可以解释实验 ,2了 偏振片透明 绕轴旋转, 绕轴旋转,情况不变
实验 2:
A // B
偏振片透明 偏振片全黑
A B
(消光现象) 消光现象) B绕轴旋转, 绕轴旋转, 绕轴旋转 强度发生变化
10
三,如何由自然光获得线偏振光? 如何由自然光获得线偏振光? 利用偏振片的选择吸收获得线偏振光
M
偏振化方向
α
N
偏振片的起偏 偏振片的起偏 与检偏作用
M'
起偏器
N'
检偏器
§ 23—2马吕斯定律 马吕斯定律
大学物理电子教案
波动光学 6
编制者
周卓微
演示:单缝衍射,双缝衍射,多缝衍射,圆孔衍射 演示:单缝衍射,双缝衍射,多缝衍射,圆孔衍射…...
1
X射线:λ=1A0 射线:
用晶体作三维光栅
一,衍射现象
劳厄斑
2
劳 厄 斑
3
二,布喇格公式 亮斑的位置: 亮斑的位置:
δ = AC + CB
= 2d sin = kλ k = 1,2,
作用: 作用: 及亮斑的位置, (1)已知晶格常数 d 及亮斑的位置,可求 x 射线的 ) 波长 (2)根据图样及 λ ,可研究晶格结构和 x 射线本身的 ) 性质
4
§23—1,偏振光与自然光 ,
一,光的偏振现象: 光的偏振现象: 偏振是横波特有的现象, 偏振是横波特有的现象,如机械横波
B 转 90 0 后 波不能通 —— 偏 过 振现象. 振现象
三,几个概念 1,晶体的光轴:是一个特殊的方向,沿着此方向传播 光轴: ,晶体的光轴 是一个特殊的方向, 不发生双折射. 的光不发生双折射 的光不发生双折射. 2,晶体的主截面 ,晶体的主截面 3,光线的主平面 ,光线的主平面 注意: 注意: * o 光 e 光的主平面不一定相同 *主平面,主截面不一定相同 主平面, o光的振动方向 ⊥ o 光的主平面 光的振动方向 e光的振动方向 // e 光的主平面 光的振动方向 *重点研究: 重点研究: (A)入射光在主截面内 ) (B)主平面,主截面为同一平面 )主平面, (C) o 光振动方向 ⊥ e 光振动方向 )
研究透射光的强度
a
A0
α
b
A
2 I 0 ∝ A0 I ∝ A2
= I 0 cos 2 α I
A cos α I A = 2= 2 I 0 A0 A0
2 2 0 2
注意( ) 注意(1)若自然光在 a 的前方强度是 I0 ,则过 a 后的 强度是 I 0 α = 0, α = 180 0 I max = I 0 2 (2)由马吕斯定律知 ) 0 0
完全偏振) 线偏振 (完全偏振) 部分偏振 椭圆( 椭圆(圆)偏振
2,部分偏振光:各振动方向都有,有一个方向占优势. 2,部分偏振光:各振动方向都有,有一个方向占优势.
表示法: 表示法:
8
3,椭圆(圆)偏振光: ,椭圆( 偏振光: 一个振动方向,但振动方向随时间变化(变化沿椭圆) 一个振动方向,但振动方向随时间变化(变化沿椭圆)
一, 晶体对光的双折射现象 CaCO3 方解石 CaCO3
o
e
二,双折射现象产生的原因 各向同性的介质各方向对光 的折射率n相同 相同, 的折射率 相同,不产生双 折射
O 光:寻常光 线, 遵循折射定律 e 光:非常光 线 , 不遵循折射定律
但CaCO3等类各向异性晶体 对 O 光:一个折射率 对 e 光:无数个折射率 18
A
B
如光波能发生这种现象,就是横波. 如光波能发生这种现象,就是横波. 偏振化 实验1: 实验 :演示 方向 观察太阳光或灯光, 观察太阳光或灯光, 看到偏振片透明, 看到偏振片透明,将偏振 片转过90 情况不变. 片转过 0后 ,情况不变. 问题: 光波是不是横波? 问题: 光波是不是横波?!
6
实验2: 实验 :演示
i0
16
三,布儒斯特定律 反射光是完全偏 光时,实验证明: 振 光时,实验证明:
π i0 + γ = 2
π n1 sin i0 = n2 sin γ = n2 sin( i0 ) = n2 cos i0 2
n2 tgi0 = = n21 n1
起偏角
i 0 = tg
1
n2 n1
17
§ 23—4,光的双折射现象 ,