Microsoft PowerPoint - 第九章波动光学-§9.2 分波阵面法获得相干光

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大学物理波动光学一PPT课件

超快光谱技术
介绍超快光谱技术的原理、方法及应用，如泵浦-探测技术、时间分辨光谱技术等。
超短脉冲激光技术
详细介绍超短脉冲激光技术的原理、实现方法及应用领域，如飞秒激光技术、阿秒激光技术等。
未来光学技术挑战和机遇
光学技术的挑战
阐述当前光学技术面临的挑战，如光学器件的微型化、集成化、高性能化等。
大学物理波动光学一 PPT课件
目录
• 波动光学基本概念与原理 • 干涉原理及应用 • 衍射原理及应用 • 偏振现象与物质性质研究 • 现代光学技术进展与挑战
01
波动光学基本概念与原理
光波性质及描述方法
光波是一种电磁波，具有波动性质，可以用振幅、频率、波长等
物理量来描述。
光波在真空中的传播速度最快，且在不同介质中传播速度不同。
01
02
03
04
摄影
利用偏振滤镜消除反射光和散射光，提高照片清晰度和色彩
饱和度。
液晶显示
利用液晶分子的旋光性控制偏振光的透射和反射，实现图像
显示。
光学仪器
如偏振光显微镜、偏振光谱仪等，利用偏振光的特性进行物
质分析和检测。
其他领域
如生物医学、材料科学、环境科学等，利用偏振光的特性进
行研究和应用。
01
牛顿环实验装置与步骤
介绍牛顿环实验的基本装置和操作步骤，包括凸透镜、平面镜、光源等
。
02
牛顿环测量光学表面反射相移
阐述如何通过牛顿环实验测量光学表面反射相移的原理和方法。
03
等厚干涉原理及应用
探讨等厚干涉的基本原理，以及其在光学测量和光学器件设计中的应用
。
多光束干涉及其应用

Microsoft PowerPoint - 第九章波动光学-§9.4分振幅法获得相干光

第九章波动光学§9.4 分振幅法获得相干光《大学物理》校级精品课程教学团队2干涉现象的研究思路：1. 找出两束相干光；2. 列出光程差δ的具体表达式；3. 根据干涉条件确定明、暗纹的位置；4. 分析条纹的分布特征。

一、薄膜干涉分振幅干涉：在波阵面的同一点上分出的两束光，这两束光再相遇时形成干涉。

CB AC ==反射光束2和光束3的光程差：\222e n d \=-薄膜上下表面反射光的光程差：薄膜上下表面反射光的光程差：2. 当n1、n2一定时，光程差1）确定所研究的薄膜2）画图，标出已知条件及所求薄膜上、下表面的反射光3）写出薄膜上、下表面反射光的2l +=为所研究薄膜n 3(或n 1 n 3(或n 1 ★半波损失的确定8例题9.4.1：如图所示，为使透镜（n 3=1.50）透射的黄绿光（λ= 550nm ）加强，求最少要镀上多厚的增透膜MgF 2（n 2=1.38）。

MgF 2玻璃n 2= 1.38n 3=1.50n 1 = 1三个光束实际上是重合的，为了讨论方便，把它们画开了。

解：入射角i≈0 ，设增透膜厚为消减弱，则光程差为（注意λ,无半波损失）作业9-9：在一块玻璃基片上交替镀上不同材料的多层介质膜，组成一个反射式滤波片，使它能对波长为99%以上。

已知高折射率介质为( 12 4 ke=使膜最薄，则k=1二、等厚干涉等厚干涉的特点是光线垂直膜表面入射，由于膜厚度不均匀，干涉条纹形成在膜表面。

获得等厚干涉的典型装置l 明纹和暗纹出现的条件为：=+=2ne l dl 相邻明纹（或暗纹）所对应的薄膜厚度之差：D e =e k+1-e k = l /2n2. 牛顿环牛顿环装置是在一块光学平面玻璃片上放一曲率半径l应用：求平凸透镜的半径R：由几何关系可知（R–e)2+r2三、迈克耳孙干涉仪1.迈克耳孙干涉仪构造反射镜M22半透半反膜2.迈克耳孙干涉仪工作原理光束2和1发生干涉。

等倾条纹M2不严格垂直，不严格平行，劈尖干涉Þ等厚条纹（明暗相间条纹）各种干涉条纹及M 2M 1¢M 2M 1¢M 2M 1¢M 1¢M 2M 1¢M 2M 2M 1¢M 2M 1¢M 2M 1¢M 1¢M 2M 1¢M 2(a)(a)(b)(b)(c)(c)(d)(d)(e)(e)(f)(f)(g)(g)(h)(h)(i)(i)(j)(j)2d n lD =D ×由等厚干涉原理，任意两相邻明纹（或暗纹）所对应的M ¢、M 间空气层厚度差为：3.迈克耳逊干涉仪的应用例题9.4.4：迈克尔逊干涉仪实验中，当条纹移2d n l D =D ×讨论：放入厚度为'M-=n e N l2(1)干涉条纹移动数目224. 相干长度（时间相干性）由于a、b不是相干光，24作业：P246:9-3 ,P247:9-9。

大学物理物理学波动光学PPT课件

一束光分解为振动面垂直的两束光。
S2
E
2、杨氏双缝干涉实验装置
1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。
3、双缝干涉的光程差
两光波在P点的光程差为 = r2-r1
?人的眼睛不能区分自然光与偏振光用于鉴别光的偏振状态的器件称为检偏器2偏振片是一种人工膜片对不同方向的光振动有选择吸收的性能从而使膜片中有一个特殊的方向当一束自然光射到膜片上时与此方向垂直的光振动分量完全被吸收只让平行于该方向的光振动分量通过即只允许沿某一特定方向的光通过的光学器件叫做偏振片
绪言
一、光学的研究内容二、光的两种学说
薄膜干涉属于分振幅法
1、等倾干涉：
实验装置
在空气（或真空）中放入上
下表面平行，厚度为 e 的均匀介质 n
光a与光 b的光程差为：
n(AB BC) (AD / 2)
光a有半波损失。
a
iD
b
n
A r
C e
B
由折射定律和几何关系可得出：
sin i nsin
AD ACsin i AC 2e tan n AB BC e / cos 代入 n(AB BC) (AD / 2)
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
一、光波
1．光波的概念：

《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。

[课件]第九章波动光学-光的偏振PPT

用偏振片从自然光中获得偏振光的过程称起偏；用偏振片来检查一束光是否为偏振光称检偏。
起偏检偏
2018/12/7
4
第 9章
马吕斯定律
波动光学
当线偏振光入射理想的偏振片时，出射光与入射光的关系式-----马吕斯定律
2 I I cos 出入
如果是自然光入射理想的偏振片，则
I 出1 I0 2
第 9章
波动光学
第九章波动光学光的偏振
第 9章
9-5 光的偏振
波动光学
y
x
2018/12/7
2
第 9章
9-5-1 自然光与偏振光
波动光学
按照光的偏振状态不同，可分为五大类：自然光线偏振光部分偏振光圆偏振光
椭圆偏振光
2018/12/7
3
第 9章
9-5-2 起偏与检偏马吕斯定律
波动光学
3 I I cos 30 I 2 1 0 8
2
3 I I cos ( 90 30 ) I 3 2 0 32
2
2018/12/7
16
第 9章
9-35
波动光学
n n 1 2 2 tan i , i tan 59 . 8 0 0 n n 1 1
r 90 i 30 . 2 0
2018/12/7
6
第 9章
布儒斯特定律
波动光学
n2 当入射角满足 tan i0 n 1 反射光为线偏振光，角 i0称为布儒斯特角
n i0 n 1 sin 2 sin i0 90, n i0 n i0 1 sin 2 cos
0
n tan i0 2 n 1

第九章波动光学

D 亮纹 x k 0 d D 0 暗纹 x (2k 1) d 2
讨论相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距
D x k 0 d
D x 0 d
Δx 正比 , 用此可以测波长。
用白光入射，在零级白色中央条纹两边对称排列着由紫向红的彩色条纹
Effect of wave length on
X-ray
10
2
106 10
1
105 10
0
10
4 -1
10
3
10
2
ห้องสมุดไป่ตู้
10
1
10
0
10
-1
wavelength (nm)
可见光的波长范围是：
= (400—760)nm的窄小范围．对应的频率范围是： = （7.5 4.3）1014 HZ ．
在可见光范围内，不同频率的光波引起人眼不同的颜色感觉． 760 630 600 570 500 450 430 400(nm))
红

橙
黄
绿
青
蓝
紫
单色光：具有单一频率的光波称为单色光。
可见光七彩颜色的波长和频率范围光色波长(nm) 频率(Hz) 中心波长 (nm)
红
橙黄
760~622
622~597 597~577
3.9 1014 ~ 4.8 1014 4.8 1014 ~ 5.0 1014 5.0 1014 ~ 5.4 1014 5.4 1014 ~ 6.1 1014 6.1 1014 ~ 6.4 1014
x
D x 0 d
D x 0 d
Effect of distance between two slits on x

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。

《大学物理物理光学》PPT课件

第九章波动光学
(Wave optics)
Introduction
Review of history
The period of Ancient optics
The period of geometric optics The period of wave optics The period of quantum optics
橙 622~597 4 .8 110 ~ 45 .0 110 4 610
黄 597~577 5 .0 110 ~ 45 .4 110 4 570
绿 577~492 5 .4 110 ~ 46 .1 110 4 540
青 492~470 6 .1 110 ~ 46 .4 110 4 480
相干条件：
(1)振动方向相同
(2)频率相同
(3)有恒定的位精相选pp差t
14
相干光的获得
分波阵面法：
在光源发出的同一波阵面上取两个点光源，该两个点光源发出的光为相干光（杨氏实验）
波阵面分割法
s1
光源 *
s2
精选ppt
15
分振幅法：
利用反射或折射把一束光的振幅分成两部分，这两部分光为相干光（薄膜干涉）
独立性：各原子各次发光相互独立，各波列互不相干.
非相干(不同原子发的光)
非相干(同一原子先后发的光)
精选ppt
11
激光属于受激辐射
• E2 • E1
2.激光
波列
E 2 E 1 /h
光波的相位、频率、振动方向以及传播方向都和原来的入射光相同，即它们具有好
谱线宽度
例:普通单色光
: 10-2 10 0A
0

第九章波动光学.

级k无关；
(Young experiment)
if:D ,d = c o n s t a n t x
(3)若用白光源：则中央明纹是白色的
次级干涉条纹是彩色的。
k3 k1
k2
k 1k2k3
光程差决定干涉结果
k
光程差的变化决定干涉结果的变化
k
例如图λ=550nm,D=3m,d=3.3mm
新的点光源，由它发出次级波（又称子波）。若光波在各向同性均匀介质中以速度v 传播，则经过某
一时间的新波阵面就是在波阵面上作的半径为 v 的诸次级球面波的包络面 ´ 。
（2）惠更斯—菲涅耳原理
从同一波阵面上各点所发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，相互叠加，发生干涉。
二.夫琅和费单缝衍射
(1)计算相邻明(或暗)条纹间距x
(2)把一片厚度e=0.01mm，n=1.55的平行平面玻璃
片放在S2的后面，计算第k级明条纹移动的距离
l,并说明移动方向。
解：(1)
P
S1
r1
Δ x D
r2
x
d
d o'
0
3 550 10 9 3 . 3 1 0 3
S2
D
5 1 0 4 m
(2)-I 无玻片，第k级明纹在屏上的位置 x k D
相邻明纹（暗纹）劈尖层厚度差
eek1ek
2n
相邻明纹（暗纹）间距 asi ne2nsin2n
3.讨论
（1) 等厚干涉同一厚度e处形成同一条纹. （2) 棱边处为暗纹
k+1 k
l
2n
ek ek+1
（3)相邻两明（暗）纹之间劈尖厚度差
eek1ek

波动 PowerPoint 演示文稿

(3)入射波引起S1面上质元振动的表达式为： y入（ S1 ) d l A cos (t ) u1
d l x l A cos (t ) u1 u2
Ｙ
y入（ )
u2
d l D A cos (t ) u1 u2
y(cm)

o
A 2
B
7
x(cm)
分析：而种可能（1）波沿＋x方向传播，（2）波沿—x方向传播。
B
2
4 4
A
1
3 解： 1 (1) 2 1 5 ＝ 2 1
1＝
20 ( m) 3
（不符合条件）
1 ) 2 (2 2 2 5 ＝ 2 2
（4）若使上述两列反射波在区内叠加后的合振幅A为最大，问媒质2的厚度至少应为多厚。
y1反 x 2l＋d A cos (t ) u1 u1
a

Ｙ
u Ｓ1
Ｓ2
Ｘ
o
d

区区 x 2l d 2 D D l y2反 A cos t u1 u2 u1 x 2l＋d x 2l d 2 D t (t u u ) 2k u1 u2 1 1 u1 (k 0,1,2,) 2 D u 即：－ 2k D 2 (2k 1) u2 2
经S2面反射到区的波动表达式为：
Ｙ
u Ｓ1
Ｓ2
Ｘ
a

o
d

x y2反 A cos (t ) u1 yS 2反（ o ) A cos(t )
区

09波动PPT

2.沿波的传播方向, 质元的振动相位依次落后.
动画演示
2
水面波是由于表面张力衡位置
y
水面微团沿圆或椭圆运动.
3
二、波的几何描述
波线：表示波传播方向的射线.
波面：振动传播时相位相同的点所组成的面.
波前(波阵面)：某时刻最前方的波面.
在各向同性均匀介质中, 波线与波面互相垂直.
波长反应了波动在空间上的周期性
9
3. 若t, x均变化, 波函数给出了波线上各个质点在各个时刻的位移,
或者说给出了各个时刻的波形. 也就是反映了随时间的推移, 波形
不断向前推进, 即振动传播的全过程.
y
A cos (t
x )
v
y t 时刻
t +t 时刻
x
x1 x2
x x vt
y( x x, t t) Acos(t t x x )
v
y A cos 2 ( t x ) T
y A cos( t kx)
若原点处质元初相不为零，而为
k 2 v
角波数
则波方程为： y A cos[ (t x ) ]
v
只要适当选择坐标原点或计时起点，总可化为 = 0 情况
12
例9.1 将波方程 y A cos[2 (t x ) ] 化成最简形式
A cos (t
x)
v y(x, t)
v
y( x x, t t) y( x, t) 满足此式，称行波
10
对于纵波, 波形图并不表示各质元的真实位置. 但由波形图能找出质元的位置.
y
ya
b b
a a
x
yb
11
二、简谐波方程的各种表达式