18-1光波的概念

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2)
光波的基本概念
第十八章 光的干涉
获得相干光的方法
从普通光源的发光机理可知，来自两个独立光 源的光是非相干光，而来自同一光源的两个不同部 分的光也不是相干光。 利用普通光源获得相干光的方法的基本原理是， 把由光源上同一点发出的光设法分成两部分，然后再 使这两部分叠加起来。 由于这两部分光实际上来自同一原子的同一次发 光，所以它们满足相干条件，因而是相干光。 ①分割波振面
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光波的基本概念
第十八章 光的干涉
二 光的衍射 1 了解惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射现 象的定性解释. 2 理解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条 纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹 分布的影响. 3 理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线的 位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布 的影响. 4 了解衍射对光学仪器分辨率的影响. 5 了解x射线的衍射现象和布拉格公式的物理意 义.
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光波的基本概念
第十八章 光的干涉
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光波的基本概念
第十八章 光的干涉
教学基本要求
一 光的干涉
1 理解相干光的条件及获得相干光的方法. 2 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关 系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变. 3 能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉 条纹的位置.
4 了解迈克耳孙干涉仪的工作原理.
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一
光波的基本概念
第十八章 光的干涉
r u r u ) )
光是一种电磁波
平面电磁波方程
E E 0 cos ( t
H H 0 cos ( t
光矢量 用 E 矢量表示光矢量, 它在引起人眼视 觉和底片感光上起主要作用 .
真空中的光速
c
1
0 0
~ 4 . 3 10
可见光的范围
: 400 ~ 760 nm : 7 . 5 10
14 14
Hz
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二
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第十八章 光的干涉
相干光
1）普通光源的发光机制
激 发 态
跃迁
En
1 2 P
基态
自发辐射
t :
10
8
~ 10
10
s
原子能级及发光跃迁
E h
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普通光源发光特点：
r1
P
s 2*
r2 ) 2π ( t
r2
波程差 r r2 r1
相位差 2π (
t T
n
r1 )
' T Байду номын сангаас nr 2 r1 r2 r1 ) 2π ( ) 2π ( ' 1) 光程: 媒质折射率与光的几何路程之积 = nr

表示在相同的时间内光在真空中通过的 路程。
②分割振幅
③分割振动面
杨氏干涉 薄膜干涉 偏振干涉
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第十八章 光的干涉 波阵面分割法
相干光的产生
振幅分割法
s1
光源 *
s2
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第十八章 光的干涉
三. 光程 光在真空中的速度 c 1
00

u c
光在介质中的速度 u 1

1 n
u '
光波的基本概念
s1 *
第十八章 光的干涉
2）光程差 (两光程之差)
光程差
Δ nr 2 r1
Δ λ
r1
P
s 2*
r2
相位差 Δ 2 π
n
干涉加强
Δ k , k 0 ,1, 2 , 2 k π ,k 0 ,1, 2 ,
Δ ( 2 k 1)
介质中的波长 '
c

n
真空中的波长
介质的折射率
E 1 E 10 cos 2π ( t T t r2 cos 2 π ( ) T ' r1 )
s1 *
r1
P
s 2*
r2
n
E 2 E 20
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n
第十八章 光的干涉
s1 *
介质中的波长 '
r
'

nr

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第十八章 光的干涉
n n
n
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第十八章 光的干涉
引入光程的概念后，就可以把光在不同介质 中通过的几何路程，按相同的相位变化， 都折合成光在相同时间内在真空中通过的 路程。这时在计算相位差时， λ 统一用光 在真空中的波长。
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三
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光的偏振
第十八章 光的干涉


理解自然光与偏振光的区别;
理解布儒斯特定律和马吕斯定律; 了解双折射现象 ; 了解线偏振光的获得方法和检验方法 .
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第十八章 光的干涉
波动光学，是以光的波动性质为基础，研究 光的传播及规律的。
主要包括光的干涉、光的衍射和光的偏振。 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性；光 的偏振现象说明光是横波。 光的干涉和衍射现象都是光波发生相干叠加 的结果。

, k 0 ,1, 2 ,
干涉减弱
2 ( 2 k 1)π , k 0 ,1, 2 ,
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四. 透镜不引起附加的光程差
A
o
F
B A
F
'
焦平面
B
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第十八章 光的干涉
透镜可以改变光线的传播方向，但是在光路 中放入透镜不会引起附加的光程差。 通过光轴的光线波程最短，但在透镜中的光 程长；远离光轴的光线波程长，但在透镜 中的光程短，总的来讲，各条光线的光程 都是相同的。
光波的基本概念
第十八章 光的干涉
原子发光是间歇的，每一 个原子一次发出的光只是一 段长度有限的波列（光波 列）；各原子各次发光相互 独立，各波列互不相干。 普遍光源发出的光，是由光源中各原子或分子发出 的许多光波列组成。各个光波列各自独立。 · 独立 ( 同一时刻不同 · 原子发的光 ) 独立 ( 同一原子不同时刻发的光 ) 两个普通光源发出的光为非相干光，同一普通光 源上不同点发出的光也是非相干光。