00绪论、01第1章 光的干涉-卓士创

光在介质中的光程等于相同时间内光在真空中通过的路程。 （2）光程差： 用光程差表示的位相差： 空气中：
（7) （8)
（9) （10)
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二．干涉图样的形成 １．干涉图样形状
相同光强（相同位相差）的点所连结成的面 r2 - r1 = 常量 ， 干涉花样为双叶螺旋双曲面 干涉图样
条 纹 非 定 域
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38
本节小结
一、光程差、位相差 1、光程
2、光程差 3、位相差 二．干涉图样的形成 空气中： 空气中：
１、干涉图样形状 双曲线；近轴区域条纹近似视为直线。
２、干涉强度分布
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本节小结
3．条纹的位臵
4.条纹间距
重要结论： （1）各级条纹强度相等，间距相等；
（2）λ一定时，间距Δy与r0成正比，与d成反比；
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二．光强I: 1. 光矢量
对人的眼睛或感光仪器起 作用的是电场强度。 ∴引起光效应的主要是电 场强度 ， 而不是磁场强度
光矢量
电场强度矢量
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２. 光的强度（光照度）： 即光的平均能流密度
任何波动过程都必定伴随能量的传递. 又 （5) （6) （7) 对简谐振动，平均值 （8) （对时间平均） A为振幅 绝对光强
10
11 12 13 14 15 16 17 18
@10= 第三章 小结与习题课 → 期中测验（W10 周XX下午）
@11= *4.1（略讲）4.2 助仪*4.3目镜4.4 显微放大4.5 望远放大 4.6 光阑 光瞳 @12=*4.7 光度学概要 4.8物镜聚光本领 *4.9像差 @13= 4.10 助仪分辨本领 4.11 分光仪色分辨本领 第四章 小结与习题讨论课 @14=5.1 自然光与…5.2 线偏振光与…5.3 光通过单轴晶体时的… 5.4 光在晶体中的波面 5.5 光在晶体中的传播方向 @15= 5.6 偏振器件 5.7椭圆偏振光和圆偏振光 5.8 偏振态的实验检验 5.9 偏振光的干涉 第五章 小结与习题课 @16=第6章 光的吸收、散射和色散 @17=第7章 光的量子性 8 @18= 课程总复习指导
①代数法：
（14)
合振动：
（15)
其中：
（16)
20
②复振幅法：
（17)
（18)
（19) （20) 式中：
（16)
21
③矢量图解法：
平行四边形法则 三角形法则
o
x
o
x
其中：
（16)
22
③矢量图解法：
多边形法则
23
五．光波的相干叠加和不相干叠加
设有频率、振动方向相同的二光振动 在相遇区域进行叠加， 在某一时间内（
说明：若有N个相干光，相干叠加 ，则
相长：
相消：
25
（21)
2、不相干叠加
设有振动方向相同但频率不同的二光振动 在相遇区域叠加，因为 故位相差随时变化，即
在某一时间内（ （26) 强度直接相加，不相干叠加 如有 则 个光源（或灯盏），
26
小
一.光波的电磁理论
结
1. 光波是某一波段的电磁波
光波: 可见光:
讲练结合
强化考核 要求严格
做好作业
应用巩固 理解配合
7
2010物11《光学》教学进度安排
1
2 3 4 5 6 7 8 9
@1=绪论1.1 波动的独立性……1.2 由单色波叠加所……
@2=1.3分波面双光束干涉 1.4干涉条纹的可见度 *1.5 菲涅耳公式 @3=1.6等倾干涉 1.7等厚干涉 1.10 干涉现象的一些应用…… @4=1.8 迈克耳逊干涉仪1.9 法—珀干涉仪、多光束干涉 第一章 小结与习题课 @5=2.1 光的衍射现象…… 2.2菲涅耳半波带……2.3夫琅禾费单缝衍射 @6=2.4 夫琅和费圆孔衍射 2.5平面衍射光栅 @7= 第二章 小结与习题课（第6周十一放假未冲课） @8=3.1 基本概和定律…… 3.2 光在平面上的……3.3 光在折射球面上的…… @9=3.4光连续在几个球界面上的……3.5薄透镜 （3.6近轴物点近轴光线成像条件）
8
9 10 10 11
@6=2.4 夫琅和费圆孔衍射 2.5平面衍射光栅
@8=3.1 基本概和定律…… 3.2 光在平面上的……3.3 光在折射球面上的…… @9=3.4光连续在几个球界面上的……3.5薄透镜 （3.6近轴物点近轴光线成像条件） @10= 第三章 小结与习题课 → 期中测验（W10 周XX下午） @11= *4.1（略讲）4.2 助仪*4.3目镜4.4 显微放大4.5 望远放大 4.6 光阑 光瞳
7600 6220 5970 5770 4920 4500 4350 3900 紫外光
无线 电波
红外光
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
X射线
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光波
２. 光速
在真空中：
（1) （2)
一般而言：
在介质中：
３. 折射率n 同一光波在不同介质中有不同的速率
（3)
同一光波穿过不同介质，频率 不变，波长改变．
（4)
真空中的波长
∴坡印廷矢量的瞬时值
同一介质中：只关心光强的相对分布． 相对光强： （9)
17
三．单色光波的数学描述 １．三角函数描述
（10)
波数
２．复振幅描述
（11) 复振幅： （12)
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四.波的独立传播和线性叠加原理 1.波的独立传播特性
二列（或多列）波，相遇后可保持各自的特性（频
率、振幅、振动方向等）不变而按照各自原来的传播方
二．干涉图样的形成 １．干涉图样形状
双 叶 螺 旋 双 曲 面 双曲面簇与光屏相交，在屏上形成条纹： ——条纹为双曲线，近轴区域的条纹近似 视为直线。
光 屏
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２．干涉强度分布
由 有： （11)

j=+2
S*
S1*
S2*
j=+1 j= 0
I
j=-1 j=-2
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讨论：由 （1)当 Fra bibliotek 干涉相长,明纹 （12)
绪论 Introduction
主讲人：卓士创 徐州师范大学物理与电子工程学院
1
绪论
主 要 内 容：
一、什么是光学 二、光学的研究内容 三、光学的发展简史 四、光学的特点 五、怎样才能学好光学
2
一、什么是光学
光学是研究光现象的本质、规律及其应
用的一门科学。它是物理学的重要组成 部分。
2010物51《光学》教学进度安排
2 @1=绪论1.1 波动的独立性……1.2 由单色波叠加所……
3
4 5 6 7
@2=1.3分波面双光束干涉 1.4干涉条纹的可见度 *1.5 菲涅耳公式
@3=1.6等倾干涉 1.7等厚干涉 1.10 干涉现象的一些应用…… @4=1.8 迈克耳逊干涉仪1.9 法—珀干涉仪、多光束干涉 第一章 小结与习题课 （第6周十一放假冲课） （冲：@7= 第二章 小结与习题课） @5=2.1 光的衍射现象…… 2.2菲涅耳半波带……2.3夫琅禾费单缝衍射
向继续前进，彼此不受影响。这称为波的独立传播特性。
2.波的叠加性
在叠加区内，每点光矢量是各列光波单独存在该点
产光矢量的矢量和，即： 。 （13)
这称为光波的叠加原理。
注：当光波能量不是很强时，这种叠加是线性的；但当光波能量极强时， 将会产生非线性效应。
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补充：介绍振动叠加的三种计算方法
（二光波的光矢量振动方向、频率均相同，考查P点的振动）
3
二、光学的研究内容
——包括：光的本性，光的发射、传播、接 收，光和物质的相互作用以及光的应用等。
几何光学
经典光学
波动光学 物理光学 量子光学
—主要分支
4
光学的学科分支
现代光学
三、光学的发展简史
萌芽时期 几何光学时期
波动光学时期
量子光学时期 现代光学时期
5
四、光学的特点
年轻而古老：光缆、光盘等——远古
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§1.1
光波的独立性 叠加性和相干性
一.光波的电磁理论 二．光强I: 三．单色光波的数学描述 四.波的独立传播和线性叠加原理 五．光波的相干叠加和不相干叠加
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§1.1
光波的独立性 叠加性和相干性
一.光波的电磁理论 1. 光波是某一波段的电磁波
光波: 可见光: 不同波长的光引起不同的颜色感觉
（2)当
干涉相消,暗纹 （13)
j ——干涉级次
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3．明暗纹在屏上的位臵
已知 （14)
（15)
相干最大：
（16)
相干最小： （17)
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4.条纹间距
由 Δy与j无关，条纹均匀分布。 由图：
为 (s1 s2 ) 对 p0 的张角 ，
（18)
（19)
波长反映了光波场中光矢量空间分布的周期性； 纹间距反映干涉场中干涉光强空间分布的周期性。
基础加应用：力、热、电、光——工业、农
业、军事、天文学、医学、电
子学、材料科学、化学、生物、 通信等
理论与实验：张量、卷积、相关、δ函数、
傅氏变换——普通光学实验、 近代光学实验、现代光学实验等
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五、怎样才能学好光学
师生配合
认真备课 提前预习
认真上课
答疑辅导
认真听讲
及时复习
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结论：
（1）各级亮条纹强度都相等，相邻条纹（亮或暗）等间距， 且与j无关；
（2）当以一定波长λ的单色光入射时，间距Δy的大小与 r0成正比，而与d成反比； （3）当r0 、 d一定时，间距Δy的大小与波长λ成正比； 据此测波长 （4）白光入射， 级仍是白光，其余各级亮纹带彩色。 （5）条纹的漂移 d 条纹变密，0级中央明纹不动，其他条纹向中间靠拢 条纹变疏，0级中央明纹不动，其他条纹向两边漂移 （6）干涉花样实质上体现了参与相干叠加的光波间 位相差的空间分布。