(物理光学)第十二章__光的干涉和干涉系统-3解析
合集下载
物理光学第十二章 第四节 平板的双光束干涉(楔形平板产生的等厚干涉、斐索干涉仪和迈克尔逊干涉仪)
根据光的干涉原理组成的一个仪器，通过对这个仪器所产生的干涉 条纹的测量而达到某种测量目的，这样的光学仪器就是干涉仪。干 涉仪的种类很多，在科学研究、生产和 计量部门都有广泛的应用，但各 种干涉仪在光路结构上都存在某 些相似之处，这里了解几种典型 的双光束干涉仪。
（一）、斐索干涉仪 （二）、迈克耳逊干涉仪
kdrrdh?????????811822122激光球面干涉仪11kdn???42211213动态演14示名称用途工作原理干涉条纹性质斐索干涉仪名称用途工作原理干涉条纹性质斐索干涉仪1测定平板表面的平面度和局部误差测定平板表面的平面度和局部误差2测量平行平板的平行度和小角度光楔的楔角测量平行平板的平行度和小角度光楔的楔角3测量透镜的曲率半径1使标准平晶的下表面与待检平面构成空气平板使标准平晶的下表面与待检平面构成空气平板2去掉标准平晶可直接利用被测平板上下表面形成双光束干涉去掉标准平晶可直接利用被测平板上下表面形成双光束干涉3将标准平晶换成球面样板使球面样板曲面和待测曲面间将标准平晶换成球面样板使球面样板曲面和待测曲面间构成空气板进行检测1形成等厚干涉条纹2根据检测对象不同干涉光束来自不同的标准反射面和被测面根据检测对象不同干涉光束来自不同的标准反射面和被测面3干涉光反射面选择不同对应定域面位置不同干涉光反射面选择不同对应定域面位置不同典型的双光束干涉系统15率半径构成空气板进行检测迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪1确定零光程差位置确定零光程差位置2进行样品或长度测量进行样品或长度测量3精确测量单色光波长精确测量单色光波长1白光照明时加上补偿板能够同时补偿各色光的光程差以获得零级白光条纹用于准确确定零光程差位置作为精确测量基准白光照明时加上补偿板能够同时补偿各色光的光程差以获得零级白光条纹用于准确确定零光程差位置作为精确测量基准2因为干涉仪能将参考光和测量光束分开所以可将样品放置于测量光路中观察干涉条纹的变化
大学物理光学--光的干涉 ppt课件
光波是电磁波, 包含 E和 H , 对人眼或感光物质 起作用的是 E, 称 E矢量为光矢量。 相对光强 I E 2 E是电场强度振幅
2、光源 光 是原子或分子的运动
状态变化时辐射出来 的 大量处于激发态的原子自发地 - 1.5 e V - 3.4 e V
跃迁到低激发态或基态时就辐 射电磁波（光波）。
即：光具有波粒二象性
ppt课件 3
§10.1 光的相干性
1、光的电磁理论要点
光速
光波是电磁波, 电磁波在真空中的传播速度
c
1
0 0
, 介质中 v
c
r r
而
c n r r v
1 nm =10-9 m
4
可见光的波长范围 400 nm — 760 nm
ppt课件
光强 I ——电磁波的能流密度
波 动 光 学
第10章
光的干涉
ppt课件 1
光是人类以及各种生物生活中不可或缺的要素
光的本性是什么？
两种不同的学说 ① 牛顿的“微粒说” 光是由“光微粒”组成 的。 特征：光的直线传播 、反射、折射等 ② 惠更斯的“波动说” 光是机械振动在一种所谓“以太”的 介质中传播的机械波。
特征：光的干涉、衍射和偏振等
r2
D
P x
o
x r2 r1 d sin d tan d D
k x d 当 D ( 2k 1)
干涉加强, x 处为明纹 k=0,1,2,…
2
干涉相消, x 处为暗纹 k=1,2,3,…
11
式中 k 为条纹级次 ppt课件
明纹中心的位置
nr
2
r
12-1双缝干涉、光程、光程差
双缝干涉
例1 以单色光照射到相距为 0.2mm的双缝上，缝距屏 为 1m 。（ 1 ）从第一级明纹到同侧第四级的明纹为 7.5mm 时 ， 求 入 射 光 波 长 ； （ 2 ） 若 入 射 光 波 长 为 6000Å，求相邻明纹间距离。 3 D 解(1) x4 x1 3x d x4 x1 7.5 103 d 0.2 103 5 107 m 500nm 3 3D
4000Å 紫
7600Å 红
2）基本关系
第十二章 光学
光在介质中波长
c 介质折射率 n u
n n
在光波中，引起视觉效应的是
x o
y
E
E，称光矢量
H
k z
§12-2 光源 单色光 相干光
一. 光源
光源的最基本发光单元是分子、原子 E2 E1 能级跃迁辐射 波列
第十二章 光学
第十二章 光学
第十二章 波动光学
一. 教学内容: 干涉: 光程差、双缝干涉、薄膜干涉; 衍射: 单缝衍射、光栅衍射; 偏振: 马吕斯定律、布儒斯特定律、晶体的双折射. 二. 教学要求: 理解光的干涉、衍射、偏振现象; 清楚光路图, 熟练写出光程差; 掌握双缝干涉、等厚干涉、单缝衍射、光栅衍射; 理解马吕斯定律、布儒斯特定律; 了解晶体的双折射. 三. 重点波带法分析单缝衍射、产生双折射的原因.
2 2 E0 E10 E20 2E10 E20 cos 2 其 中： 20 10
E2
E
20
0
E1 10
相干光
第十二章 光学
平均光强为：
I I1 I 2 2 I1I 2 cos
I = I 1 + I 2 —非相干叠加
《大学物理》第十二章 光学
位置 (提示:作为洛埃镜干涉分析)
h
结束 返回
解：
=a
acos2
+
2
=
2asin2
=
2
asin =h
sin =4h
a 2
h
结束 返回
12-5 一平面单色光波垂直照射在厚度 均匀的薄油膜上，油 膜 覆盖在玻璃板上， 所用 单色光的波长可以连续变化，观察到 500nm与700nm这两个波长的光在反射 中消失，油的折射率为 1.30，玻璃的折射 率为1.50。试求油膜的厚度 。
第二级明纹的宽度为
Δx
´=
Δx 2
=2.73 (mm)
结束 返回
12-15 一单色平行光束垂直照射在宽 为 1.0mm 的单缝上，在缝后放一焦距为 20m的会其透镜，已知位于透镜焦面处的 屏幕上的中央明条纹宽度为2.5mm。求入 射光波长。
结束 返回
解：
=
aΔx 2D
=
1.0×2.5 2×2.0×103
sinj
=
k (a+b)
sin =0.1786k-0.5000
在 -900 < j < 900 间，
对应的光强极大的角位置列表如下：
k
sinj j
k
sinj j
0
-0.500 -300
1
2
-0.3232 -0.1464
-18051’ -8025’
3
4
0.0304 0.2072
1045’ 11057’
结束 返回
12-22 一光栅，宽为2.0cm，共有
6000条缝。如用钠光(589.3nm)垂直入射，
中央明纹的位置? 共有几级？如钠光与光
h
结束 返回
解：
=a
acos2
+
2
=
2asin2
=
2
asin =h
sin =4h
a 2
h
结束 返回
12-5 一平面单色光波垂直照射在厚度 均匀的薄油膜上，油 膜 覆盖在玻璃板上， 所用 单色光的波长可以连续变化，观察到 500nm与700nm这两个波长的光在反射 中消失，油的折射率为 1.30，玻璃的折射 率为1.50。试求油膜的厚度 。
第二级明纹的宽度为
Δx
´=
Δx 2
=2.73 (mm)
结束 返回
12-15 一单色平行光束垂直照射在宽 为 1.0mm 的单缝上，在缝后放一焦距为 20m的会其透镜，已知位于透镜焦面处的 屏幕上的中央明条纹宽度为2.5mm。求入 射光波长。
结束 返回
解：
=
aΔx 2D
=
1.0×2.5 2×2.0×103
sinj
=
k (a+b)
sin =0.1786k-0.5000
在 -900 < j < 900 间，
对应的光强极大的角位置列表如下：
k
sinj j
k
sinj j
0
-0.500 -300
1
2
-0.3232 -0.1464
-18051’ -8025’
3
4
0.0304 0.2072
1045’ 11057’
结束 返回
12-22 一光栅，宽为2.0cm，共有
6000条缝。如用钠光(589.3nm)垂直入射，
中央明纹的位置? 共有几级？如钠光与光
第三章 光的干涉和干涉系统
干涉项 I12 与两个光波的振动方向(A1, A2 ) 和位相有关。
5
I1 I 2 A1 A2 cos
干涉条件（必要条件）：
(1)频率相同， 1 2 0; (2)振动方向相同， A1 A2 A1 A2 (3)位相差恒定， 1 2 常数
注意：干涉的光强分布只与光程差 k (r1 k 2 ) 有关。
在两个光波叠加的区域形成稳定的光
强分布的现象，称为光的干涉现象
The term Interference refers to the phenomenon that waves, under certain conditions, intensify or weaken each other.
2
observed visually, projected on a screen, or
recorded photoelectrically.
23
Interference fringes
Zeroth-order maximum
First-order minimum
First-order maximum
1）相干波源到接收屏之间的距离D
2）两相干波源之间的距离d 3）波长
14
干涉条纹间隔与波长的关系
条纹间隔 e ,
e 1 。
白光条纹 0 白条纹 白条纹
15
x
二、两个点源在空间形成的干涉场
两点源形成的干涉场是空间分布的； 干涉条纹应是空间位置对点光源等光程差的轨迹。 ＝r2 r1 ( x d ) 2 y 2 D 2 ( x d ) 2 y 2 D 2 2 2
axial
24
§3－3 干涉条纹的可见度 the visibility (contrast) of interference fringes
5
I1 I 2 A1 A2 cos
干涉条件（必要条件）：
(1)频率相同， 1 2 0; (2)振动方向相同， A1 A2 A1 A2 (3)位相差恒定， 1 2 常数
注意：干涉的光强分布只与光程差 k (r1 k 2 ) 有关。
在两个光波叠加的区域形成稳定的光
强分布的现象，称为光的干涉现象
The term Interference refers to the phenomenon that waves, under certain conditions, intensify or weaken each other.
2
observed visually, projected on a screen, or
recorded photoelectrically.
23
Interference fringes
Zeroth-order maximum
First-order minimum
First-order maximum
1）相干波源到接收屏之间的距离D
2）两相干波源之间的距离d 3）波长
14
干涉条纹间隔与波长的关系
条纹间隔 e ,
e 1 。
白光条纹 0 白条纹 白条纹
15
x
二、两个点源在空间形成的干涉场
两点源形成的干涉场是空间分布的； 干涉条纹应是空间位置对点光源等光程差的轨迹。 ＝r2 r1 ( x d ) 2 y 2 D 2 ( x d ) 2 y 2 D 2 2 2
axial
24
§3－3 干涉条纹的可见度 the visibility (contrast) of interference fringes
医用物理学：第十二章 波动光学
分三种情况讨论：
①AB恰好分成偶数个半波带——P点是暗条纹。
②AB恰好分成奇数个半波带——P点是亮条纹（但是亮度 比零级中央亮条纹小得多，只是一个半波带贡献的结果）。
③AB不是整数个半波带——P点是亮条纹（亮度介于①与 ②之间）。
A
BC A B sin a sin
单缝衍射的暗条纹
a
A1
A2
2nd (k 1 ) 2
k 0 ,1,2 ,
增透膜的最小厚度
d d 550 100nm
4n 4 1.38
r1 r2
n 1.00 n 1.38 n 1.55
说明 增反膜
薄膜光学厚度（d）仍可以为 / 4 n
但膜层折射率 n 比玻璃的折射率大
1.5 劈形空气隙干涉
1 .劈尖装置及结果
两缝靠近，条纹越疏，干涉现象越明显
用白光照射双缝，出现彩色条纹 白光入射 红光入射
例一：已知杨氏双缝实验中，两缝相距2.2ⅹ10-4m，屏与狭缝
相距0.94m，第三级明纹相距1.5ⅹ10-2m。求所用光波波长。
解：
6 D 1.5 102 d
d 1.5 10 2 6D
2.2 104 1.5 102 6 0.94
菲涅尔作出补 充：同一波前上 各点发出的子波， 经传播在空间某 点相遇，也可相 互干涉——惠更 斯—菲涅尔原理。
A.J.菲涅耳
两类衍射：
1、菲涅耳衍射：非平行光。
2、夫朗和费衍射： 平行光。
2.2 夫琅禾费单缝衍射实验
单缝衍射实验装置
L2 L1
P
S
a
o
f
D
（1）平行光轴的一束平行光
n 1 r1 n 2 r2 0
第十二章 光的干涉(张静)
第十二章光的干涉一、教学内容：光的单色性；相干光源；光程和光程差；分波阵面法，双面镜、双棱镜、洛埃镜，杨氏双缝干涉。
分振幅法，薄膜干涉；等倾干涉，等厚干涉；劈尖。
牛顿环；迈克耳逊干涉仪，相干长度。
二、教学目的与要求：【知识】陈述光学的发展历程和光的本性,陈述等倾干涉、等厚干涉的本质，陈述几种重要的干涉实验的基本原理，陈述迈克耳孙干涉仪的工作原理。
【理解】用自己的语言说出获得相干光的方法，用自己的话理解光程的概念以及光程差和相位差的关系，用自己的语言描述干涉的明暗纹条件和条纹特点。
【应用】根据双缝干涉的知识，在已知双缝的间距,双缝到屏的距离,以及明(暗)条纹间距的条件下，能够测量光的波长、介质的折射率以及微小的长度和长度的微小变化；根据光程和薄膜干涉的知识，在已知入射光波波长和薄膜折射率的条件下，能够测量薄膜的厚度；根据劈尖干涉与牛顿环的知识，在已知入射光波波长和两暗环半径条件下，能够测量平凸透镜的曲率半径并检查透镜的质量。
三、学时分配：8学时四、教学重点：光程、双缝干涉、薄膜等厚干涉。
五、教学难点：光程差（特别涉及半波损失）的计算。
六、相关基础知识：高中物理（第三册）：光的传播和光的波动性大学物理学（上册）：机械振动和机械波七、学生起点能力：学生对光的直线传播，光的折射、全反射、干涉、衍射、偏振有定性了解学生对机械振动和机械波的相关知识都有深入的理解和应用八、教学方法与手段：讲授，讨论，实验演示相结合。
九、教学思路：通过设问对高中干涉现象及其条件的回顾导入本课，讲解获得相干光的两种方法后，讲透光程概念。
再介绍光程差、相位差以及光程差与相位差的关系的基础上，着重讲解干涉的明暗纹条件。
分波阵面的干涉着重介绍杨氏双缝干涉。
介绍劳埃德镜的目的在于引出半波损失的概念。
分振幅干涉重点讲解薄膜等倾干涉和尖劈等厚干涉，在此基础上讲授牛顿环和迈氏干涉仪，通过讨论和应用举例加深其理解。
十、主要参考书：1．《大学物理学》（2002年第一版），赵近芳主编，北京邮电大学出版社，2002年。
物理光学12光波干涉的基本理论
(1)
在干涉问题中，E表示任一考察点P(r)处各个分量波叠加的瞬时 合电场强度。
在通常的情况下，有意义的是干涉场中光能量密度的相对分布，
因此可以用<we>的相对分布来描述一个干涉图形，定义为干 涉场强度。
并表示为I(r)：I(r)= <E·E> (<E·E*>)
(2)
——干涉场强度I(r)的单位是J/s·m3。
ω2=ω1
(8)
10
2 E1E2
E10 E20{ cos[(k1 k2 ) r (1 2 )t (10 20 )] cos[(k1 k2 ) r (1 2 )t (10 20 )] } (6)
两束光波的初始位相差
很显然即使满足ω2=ω1的条件，如果随t不停地变化，则差频项 也将变为零；
今后几次课将讲述光的干涉问题。 光的干涉及其应用是物理光学的重要内容： 从科学方面讲，对干涉现象的研究促进波动光学理论的发展； 从实用角度讲，光的干涉可以作为一种测量手段，可广泛用于 生产实践和科学研究中。 关于光波的干涉，主要有以下基础内容： *1、获得稳定的干涉的条件； *2、以杨氏干涉为代表的分波面双光束干涉； *3、分振幅双光束干涉； *4、多光束分振幅干涉的情况； *5、薄膜多光束干涉及薄膜光学基础的问题。
所以保证干涉项不为零的第三个条件是：
10 20 常数
(9)
即要求两个分量波的初位相差恒定，不随时间t变化，唯如此， 干涉项第二项——差频项——才不为零。
11
E10·E20≠0
(7)
ω2=ω1
(8)
10 20 常数
(9)
如果在三维干涉场中放置一个二维观察屏，屏上的辐照度正比 于对应点的干涉场强度I(r)，于是，观察屏上I(r)的单位是J/s·m2。
第十二章光学1干涉
2
增透膜的最小厚度：
d 4n
高反射膜(HLHLH…)
反射镜表面交替镀 上光学厚度均为/4的 高折射率ZnS膜和低折 射率的MgF2膜，形成 多层高反射膜。
例 如用白光垂直入射到空气中厚为320nm的肥皂膜上
（其折射率n1=1.33），问肥皂膜呈现什么色彩？
解：
2n2d
2
k
2n2d
2r2 2r1
2
1
2n2r2 0
2n1r1 0
2 0
(n2r2
n1r1)
光程差： n2r2 n1r1 相位差和光程差的关系： 2
0
例： 在S2P间插入折射率为n、厚度为d的
媒质,求：光由S1、S2到P的相位差 。
r1
·p
解： x D k k 0,1,2,
d
x1,4
x4
x1
D d
k4
k1
d x1,4 5107 m
D k4 k1
x D 3103 m 3mm
d
第十二章 光学
• 12-2 光源 单色光 相干光 • 12-3 双缝干涉 • 12-4 光程与光程差 • 12-5 薄膜干涉 • 12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 • 12-8 单缝的夫琅禾费衍射 • 12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 • 12-10 光栅衍射 • 12-12 光的偏振状态 • 12-13 起偏和检偏 马吕斯定律 • 12-14 反射和折射时光的偏振
量子光学：以光的量子理论为基础，研究光 与物质相互作用的规律。
波动光学和量子光学，统称为物理光学。
增透膜的最小厚度：
d 4n
高反射膜(HLHLH…)
反射镜表面交替镀 上光学厚度均为/4的 高折射率ZnS膜和低折 射率的MgF2膜，形成 多层高反射膜。
例 如用白光垂直入射到空气中厚为320nm的肥皂膜上
（其折射率n1=1.33），问肥皂膜呈现什么色彩？
解：
2n2d
2
k
2n2d
2r2 2r1
2
1
2n2r2 0
2n1r1 0
2 0
(n2r2
n1r1)
光程差： n2r2 n1r1 相位差和光程差的关系： 2
0
例： 在S2P间插入折射率为n、厚度为d的
媒质,求：光由S1、S2到P的相位差 。
r1
·p
解： x D k k 0,1,2,
d
x1,4
x4
x1
D d
k4
k1
d x1,4 5107 m
D k4 k1
x D 3103 m 3mm
d
第十二章 光学
• 12-2 光源 单色光 相干光 • 12-3 双缝干涉 • 12-4 光程与光程差 • 12-5 薄膜干涉 • 12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 • 12-8 单缝的夫琅禾费衍射 • 12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 • 12-10 光栅衍射 • 12-12 光的偏振状态 • 12-13 起偏和检偏 马吕斯定律 • 12-14 反射和折射时光的偏振
量子光学：以光的量子理论为基础，研究光 与物质相互作用的规律。
波动光学和量子光学，统称为物理光学。
大学物理干涉学
C
A
n1 n
r B
讨论 1.由于薄膜厚度均匀，光程差由入射角确定，对于同一
级条纹具有相同的倾角，因此称为等倾干涉条纹。
2.对于透射光，
2d n n1 sin 2 i
2 2
与反射光的干涉条纹形成互补。即对同一薄膜而言，在同一处， 反射光干涉若为加强，则透射光干涉为削弱。 3.是否要考虑半波损失看具体情况而定。
相当于光线b在介质２中一来一回比a多走的光程为2n2d
如果满足相消干涉条件：
2n2 e ( 2k 1)
2
2k 1 e 4n2
对给定波长，k=0 时增透膜最小厚度
e
4n2
已镀膜镜头，反光呈兰色、紫色或橙色；未镀膜 反光呈白色。对于摄影机、电影机、彩色电视机，要 求在较宽范围内都有较强的透射，用多层透射膜。因 此其镜头反光应为深紫色，近乎黑色。
r B
d 2n 2n1d tanr sin i cos r 2 n1 sin i n sin r
2d n n sin i
2 2 1 2
2
2d n n sin i
2 2 1 2
2
d
n1
i D
k 明纹 2k 1 2 暗纹
四、反射光的相位突变和附加光程 差
半波损失：光从光疏媒质到光密媒质的分界面上反射 时，反射光有 相位突变，相当于一个附加光程差 ：
2
S1
S
在薄膜上下表面反射的两束 光发生附加光程差/2的条件：
a
a1
a2
i
D
n1
n1 <n2> n3 或 n1 >n2< n3
第12章-光的干涉-徐
n = 1.38 n2 = 1.5
d
反射光干涉相消条件：
2nd ( 2k 1)
o
2
增透膜
最薄的膜层厚度（k = 0）为：
d
o
4n
增透膜 在玻璃表面镀上一层 MgF 2 薄膜，使波 长为 0 = 5500 A 的绿光全部通过。 膜的最小厚度:
0
d
=
o
4n
0 5500 A 996 A = 4 × 1.38
取 k = 0 ， 1， 2 得 :
d sin k
S2
30 30
0 , 30 , 90
12-2-3 光程
真空中
介质中 n
包含的完整波个数:
n
真空中 r r 介质中
n
r /n nr
介质中的波长变短
真空中的几何路程增长
介质中
r
n
r nr /n
针孔的衍射
二、光的衍射现象的分类
单缝衍射
不同波长光的单缝衍射条纹照片
白光， a = 0.4 mm
§12-1 光的本性
12-1-1 微粒说与波动说之争
牛顿的微粒说：
光是由光源发出的微粒流。
惠更斯的波动说： 光是一种波动。
12-1-2 光的电磁本性
1801年，英国物理学家托马斯· 杨 （T. Young，1773-1829）首先利用 双缝实验观察到了光的干涉条纹， 从实验上证实了光的波动性。
12-2-1 普通光源的发光机制
光源：发光的物体。 处在激发态电子
处在基态电子
原子模型
普通光源发光的两个特点：
间歇性：各原子发光是断断续续的，平均发光时间 t 约为10-8秒，所发出的是一段长为 L =ct 的光波 列。
2019年第十二章光的干涉339521.ppt
S
S2
•Ｓ的光波透过S1和S2两狭缝，由惠更斯原理知，S1 和S2 可以看成两个新的子波源；
•这两列波在空间发生重叠而产生干涉，在屏幕上出 现明暗相间的条纹(平行于缝s1和s2)。
15 首 页 上 页 下 页退 出
2、相干光获得的方法（分波面的方法）
S
S1 S2
r1
r2
纵截面图
S为一普通光源，大量分子、原子都发出各自的波列。每 一个分子或原子从S发出的一个波列，在空间经过等距离的路 程分别传到S1、S2 ；S1、S2 为同一波面上的两子波源，这两
位置为
D 2 1 6 10 x k1 1 4 d 4 10
双缝到重合处的波程差为
7
3 103 m 3mm
k11 k22 1.2 10 m
6
30 首 页 上 页 下 页退 出
§12-3 光程和光程差
当光在不同的媒质中传播时，即使传播的几何路程 相同，但位相的变化是不同的. 设从同位相的相干光源S1和S2发出的两相干光，分别 在折射率为n1和n2的媒质中传播，相遇点P与光源S1和 S2的距离分别为r1和r2，如图所示.则两光束到达P点的 位相变化之差为
子波是相干的，从这两子波发出的相干波在空间相遇产生干 16 涉现象。 首 页 上 页 下 页退 出
3．干涉条纹
①波程差的计算：
S1 S
r1
P
d
S2
r2
D
x O E
C
设点（缝）光源在中垂线上, 双缝间距为d，缝 屏距离为D，以双缝中垂线与屏的交点为坐标原点， 考察点P的坐标为x
17 首 页 上 页 下 页退 出
K=0,谓之中央明纹，其它各级明（暗）纹相对0点对 称分布，
第十二章 光学1 干涉PPT课件
热（辐射）光源 白炽灯、弧光灯、太阳…
非热辐射光源（冷光源） 气体放电管、日光灯、萤火虫…
7
•原子的发光模型
能级
激发态寿命 10-11～10-8 s
自发辐射
E2
激发态
原子发光——原子光波列：
一定频率、振动方向，长度有限 E1
基态
的光波列
普通光源发光：
原子光波列
大量原子和分子持续、随机地发 射的光波列
两个特点：间歇性、随机性
xct
8
激光光源：受激辐射
n n = (E2-E1)/h
n E2
n
E1
完全一样 (频率、相位、
振动方向)
激光光源发光(受激辐射)
9
三、单色光
单色光： n 0,t 或 l 0,x
有限长的单色波列
l
xc t l ：谱线宽度
普通单色光源： l0.1~1 0 3nm
激光：
l109nm
13
干涉的光强分布
I
II1I22I1I2 co s
Imax
IIma x I1I22I1I2 IIm inI1I22I1I2 -4 -2
若 I1 I2
Imin
0 2
I
4
II1I22I1I2 co s
I 4I1co2s2
-4 -2 0
2 4
14
五、相干光的获得方法
两个独立的普通光源很难满足相干条件。
4
一、光的电磁波本质：
1、光速和折射率
真空中 c
1
=2.99792458×108 ms -1
00
介质中 u c r r
光在介质中
频率不变 u ln
折射率 n c u
非热辐射光源（冷光源） 气体放电管、日光灯、萤火虫…
7
•原子的发光模型
能级
激发态寿命 10-11～10-8 s
自发辐射
E2
激发态
原子发光——原子光波列：
一定频率、振动方向，长度有限 E1
基态
的光波列
普通光源发光：
原子光波列
大量原子和分子持续、随机地发 射的光波列
两个特点：间歇性、随机性
xct
8
激光光源：受激辐射
n n = (E2-E1)/h
n E2
n
E1
完全一样 (频率、相位、
振动方向)
激光光源发光(受激辐射)
9
三、单色光
单色光： n 0,t 或 l 0,x
有限长的单色波列
l
xc t l ：谱线宽度
普通单色光源： l0.1~1 0 3nm
激光：
l109nm
13
干涉的光强分布
I
II1I22I1I2 co s
Imax
IIma x I1I22I1I2 IIm inI1I22I1I2 -4 -2
若 I1 I2
Imin
0 2
I
4
II1I22I1I2 co s
I 4I1co2s2
-4 -2 0
2 4
14
五、相干光的获得方法
两个独立的普通光源很难满足相干条件。
4
一、光的电磁波本质：
1、光速和折射率
真空中 c
1
=2.99792458×108 ms -1
00
介质中 u c r r
光在介质中
频率不变 u ln
折射率 n c u