哈尔滨工程大学-波动光学-课件4-2
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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
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
哈工大大学物理课件马文蔚教材第17章波动与光学光的干涉
25
增透膜、多层膜
1) 增透膜
MgF2 n 1.38
对某一特定波长 ，反射干涉相 玻璃
消，透过相长。
n 1.50
ne , 3
44
2) 高反膜
对某一特定波长使反射率大大加强，透 射率相应减少。
ZnS
MgF2
ZnS
MgF2
3) 干涉滤光层
ZnS
MgF2
多层膜可使从白光中获得特定波长范围的
光。
玻璃
26
17-4 劈尖牛顿环
一 劈尖
2ne
2
劈尖干涉
亮纹 k 暗纹 (k 1 )
2
k 1，2 ， k 0 , 1，2 ，
讨论： 1） e 相同的条纹在同一级上，称为等厚干涉
2） e=0 的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。 3） 任意相邻明（暗）纹间距为 L
e
ek 1
ek
两个普通光源或同一普通光源的不同部分所发出的光是 不相干的
分波前法
从普通光源获得相干光方法:
分振幅法
分振动面法
7
17-2 杨氏双缝干涉实验 双镜 劳埃德镜
一 杨氏双缝干涉实验
实验装置 分波阵面干涉
8
杨氏干涉条纹
S1 和 S2 振动方向相同,
相位相同
频率相同
P点光强
I I1 I2 2
I1I2 cos
Ar: 光场振幅分布
r: 光场相位分布 设原点 0
3
Er, t Arcost r
复数表达式
E~r,t
A
r
eit r
A
r
eit ei r
E~
r
e it
复振幅:
增透膜、多层膜
1) 增透膜
MgF2 n 1.38
对某一特定波长 ，反射干涉相 玻璃
消，透过相长。
n 1.50
ne , 3
44
2) 高反膜
对某一特定波长使反射率大大加强，透 射率相应减少。
ZnS
MgF2
ZnS
MgF2
3) 干涉滤光层
ZnS
MgF2
多层膜可使从白光中获得特定波长范围的
光。
玻璃
26
17-4 劈尖牛顿环
一 劈尖
2ne
2
劈尖干涉
亮纹 k 暗纹 (k 1 )
2
k 1，2 ， k 0 , 1，2 ，
讨论： 1） e 相同的条纹在同一级上，称为等厚干涉
2） e=0 的棱边处，是暗纹，这是半波损失一例证。 3） 任意相邻明（暗）纹间距为 L
e
ek 1
ek
两个普通光源或同一普通光源的不同部分所发出的光是 不相干的
分波前法
从普通光源获得相干光方法:
分振幅法
分振动面法
7
17-2 杨氏双缝干涉实验 双镜 劳埃德镜
一 杨氏双缝干涉实验
实验装置 分波阵面干涉
8
杨氏干涉条纹
S1 和 S2 振动方向相同,
相位相同
频率相同
P点光强
I I1 I2 2
I1I2 cos
Ar: 光场振幅分布
r: 光场相位分布 设原点 0
3
Er, t Arcost r
复数表达式
E~r,t
A
r
eit r
A
r
eit ei r
E~
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e it
复振幅:
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。
第二章波动光学引论.ppt
同一波线上的线偏振光的光振动均处于同一
振动面上，又称线偏振光为平面偏振光。
线偏振光是偏振程度最强的光，又称线偏振
光为全偏振光。
3）线偏振光通过偏振片后的光强度
线偏振光
I0
P I
若入射的线偏振光强为：I 0
旋转偏振片P一周，
出射光强的变化为：I I0 0 I0
存在一个消光方向 , 在垂直 P 的透振方向上
y
E
O
x
2）椭圆偏振光通过偏振片后的光强度
P
椭圆振光
I I0
若入射的部分偏振光强为I 0
旋转偏振片P一周，出射光强的变化为：
I I M I m I M ,没有消光现象出现
I M与
I
的振动方向垂直。
m
3）椭圆偏振光能够分解成两束互相
垂直的线偏振光 y
E
Exiˆ
Ey
ˆj
Ex Ax cos(t)
3．光的五种偏振态
1）光是横波，才有不同的偏振状态
2）光波的五种偏振态： 线偏振光、自然光、部分偏振光、 圆偏振光和椭圆偏振光。
4．线偏振光
1)线偏振光的定义：
在垂直光传播方向的平面上，只有单一 方向的振动矢量，随着时间的推移，振 动矢量只改变大小、不改变方向。
2)振动面与平面偏振光
振动面：
线偏振光的传播方向与 振动方向构成的平面。
若两束线偏振光之间有稳定的相位差，
就能合成线偏振光、圆偏振光或椭圆偏 振光，不是自然光了。
9）部分偏振光能够分解成两束线偏振光
两束线偏振光的关系是：
（1）分解的方向可以任意，但两线偏振 光的方向必须互相垂直
（2）两束线偏振光的光强分别为 I M 与 I m
振动面上，又称线偏振光为平面偏振光。
线偏振光是偏振程度最强的光，又称线偏振
光为全偏振光。
3）线偏振光通过偏振片后的光强度
线偏振光
I0
P I
若入射的线偏振光强为：I 0
旋转偏振片P一周，
出射光强的变化为：I I0 0 I0
存在一个消光方向 , 在垂直 P 的透振方向上
y
E
O
x
2）椭圆偏振光通过偏振片后的光强度
P
椭圆振光
I I0
若入射的部分偏振光强为I 0
旋转偏振片P一周，出射光强的变化为：
I I M I m I M ,没有消光现象出现
I M与
I
的振动方向垂直。
m
3）椭圆偏振光能够分解成两束互相
垂直的线偏振光 y
E
Exiˆ
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Ex Ax cos(t)
3．光的五种偏振态
1）光是横波，才有不同的偏振状态
2）光波的五种偏振态： 线偏振光、自然光、部分偏振光、 圆偏振光和椭圆偏振光。
4．线偏振光
1)线偏振光的定义：
在垂直光传播方向的平面上，只有单一 方向的振动矢量，随着时间的推移，振 动矢量只改变大小、不改变方向。
2)振动面与平面偏振光
振动面：
线偏振光的传播方向与 振动方向构成的平面。
若两束线偏振光之间有稳定的相位差，
就能合成线偏振光、圆偏振光或椭圆偏 振光，不是自然光了。
9）部分偏振光能够分解成两束线偏振光
两束线偏振光的关系是：
（1）分解的方向可以任意，但两线偏振 光的方向必须互相垂直
（2）两束线偏振光的光强分别为 I M 与 I m
波动光学复习课件
在材料科学中的应用前景
超快光学现象可以用于研究材料在极端条件下的物理和化学性质变化。例如，利用超快激 光脉冲可以产生高强度磁场和高热流，从而实现对材料的高温高压模拟实验等。
感谢您的观看
THANKS
现代波动光学的研究方向
在现代，波动光学的研究方向主要包括光的相干性、光的偏振态、光的干涉和衍射等现象，以及这些现 象在光学信息处理、光学传感和光学通信等领域的应用。
波动光学的应用
01
波动光学在物理领域的应用
波动光学在物理领域的应用广泛，如光学干涉仪、光学纤维、光学陀螺
仪等，这些仪器在测量、通信和控制等方面具有重要应用价值。
光纤传感器实验与光学多普勒测速仪实验
光纤传感器实验
利用光纤传感器对物理量进行测量，如温度、压力、位移等。
光学多普勒测速仪实验
利用光学多普勒效应测量流体速度。
05
波动光学在科技领域的应用
量子通信中的偏振编码和解码技术
偏振编码和解码技术是量子通信中的 关键技术，利用光的偏振态作为载体 ，将信息编码成特定的偏振态，在接 收端通过解码恢复出原始信息。
超快光学现象及其在信息处理和材料科学中的应用前景
超快光学现象
是指时间尺度在飞秒（10^-15秒）和阿秒（10^-18秒）范围内的光学现象。
在信息处理中的应用前景
超快光学现象可以用于实现超高速和超高效的信号处理和信息传输。例如，利用超快激光 进行超快摄影和电影制作，以及利用超快激光脉冲进行高精度测量和加工等。
要点一
量子纠缠现象
要点二
在信息处理中的应用
量子力学中的一种神奇现象，当两个或多个粒子在某些性 质上纠缠在一起时，它们的状态将相互依赖，对其中一个 粒子的观测将瞬间影响另一个粒子的状态。
超快光学现象可以用于研究材料在极端条件下的物理和化学性质变化。例如，利用超快激 光脉冲可以产生高强度磁场和高热流，从而实现对材料的高温高压模拟实验等。
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THANKS
现代波动光学的研究方向
在现代，波动光学的研究方向主要包括光的相干性、光的偏振态、光的干涉和衍射等现象，以及这些现 象在光学信息处理、光学传感和光学通信等领域的应用。
波动光学的应用
01
波动光学在物理领域的应用
波动光学在物理领域的应用广泛，如光学干涉仪、光学纤维、光学陀螺
仪等，这些仪器在测量、通信和控制等方面具有重要应用价值。
光纤传感器实验与光学多普勒测速仪实验
光纤传感器实验
利用光纤传感器对物理量进行测量，如温度、压力、位移等。
光学多普勒测速仪实验
利用光学多普勒效应测量流体速度。
05
波动光学在科技领域的应用
量子通信中的偏振编码和解码技术
偏振编码和解码技术是量子通信中的 关键技术，利用光的偏振态作为载体 ，将信息编码成特定的偏振态，在接 收端通过解码恢复出原始信息。
超快光学现象及其在信息处理和材料科学中的应用前景
超快光学现象
是指时间尺度在飞秒（10^-15秒）和阿秒（10^-18秒）范围内的光学现象。
在信息处理中的应用前景
超快光学现象可以用于实现超高速和超高效的信号处理和信息传输。例如，利用超快激光 进行超快摄影和电影制作，以及利用超快激光脉冲进行高精度测量和加工等。
要点一
量子纠缠现象
要点二
在信息处理中的应用
量子力学中的一种神奇现象，当两个或多个粒子在某些性 质上纠缠在一起时，它们的状态将相互依赖，对其中一个 粒子的观测将瞬间影响另一个粒子的状态。
《波动光学基础》PPT课件 (2)
1.光程差的计算
n2AB BC n1DC
S·
反射光2 反射光1
因为 AB BC d
cos DC ACsini 2dtan sini
n1sini n2sin
n1 1
2
i
D
n2
AC
d
n1
B
光程差 2n2 AB n1DC 2d n22 n12sin 2i 2n2dcos
在上述情况中，无论n1 n2，还是n1 n2，总会有半波损 失出现，因此，光程差应为：
d
10
(2) 双缝间距 d 为
d D 600 5.893104 5.4mm
x
0.065
例 用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为d ，缝面与屏 距离为 D
求 能观察到的清晰可见光谱的级次 解 在400 ~ 760 nm 范围内，明纹条件为
xd k
D
最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光
现象，提出了三原色理论；
材料力学：杨氏弹性模量；
考古学：破译古埃及石碑上的文字。
杨氏双缝干涉实验
• 实验现象
s1
S
s2
明条纹位置 明条纹位置 明条纹位置
为了观察到较清晰的干涉图样，实验装置应该满足：
（1）S1 、S2 间距较小，约为0.1 ～ 1 mm ；而且它们与S 的
距离相等；（3）光屏 M与双缝S1 、S2 间距较大，约为1 m ；
x (2k 1) D
2d
（光强极小位置—暗条纹）
(2k 1) D k 1, 2,… （没有零级暗条纹）
2d
讨论
(1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为
x D
d
一系列平行的 明暗相间条纹
大学物理波动光学部分专选课件
一、光源
10.1 光的相干性 光程
1、光（可见光）指真空中波长为4000~7600 Å 的电磁波。
7A 6 ~ 6 0 A 3 ~ 6 0 0 A 0 ~ 5 0 0 A 7 ~ 5 0 0 A 0 ~ 4 0 0 A 5 ~ 4 0 0 A 3 ~ 4 0 0 A 0 0
红
橙
黄
绿
青 兰紫
光是横波 真空中 c 1 3108m/s
用白光光源产生彩色干涉条纹
k3 k2
5. 零级明条纹的位置
实
s1
验
d o
装
s2
置
k 1 k 2k 3
r1
r2
p x
D
____
____
由图可知，由于____S0S1 ____S0S2 ，因此零级明条纹位于观察屏中心
x=0处。如果 S0S1 S0S2 ，则零级明条纹将发生上下移动。例如，
当光源S0沿竖直方向上移时，零级明条纹将下移。
2、分振幅法： 利用光的反射和折射将一束光分为两部分。
s1
P
s
s2
分波阵面法
分振幅法
四、光程 光程差:
1.光程 当光在 某一媒质中（n）传播、通过路径 r 时，
振动相位的改变量为
2 r n
n
unc
n
n
2 n r2nr
1
u
r
2
定义：若光在折射率为n 的介质中传播的几何距离为r ， 则光程为 nr 。
激光光源的特点：其发光机理是受激辐射 。每个原子发出的光 波列的频率、初相位、振动方向都相同。相干性好
二 、光的单色性和相干性 1、光的单色性
1）单色光：具有单一 频率（波长）的光。 2）复色光：含有很多不同频率的光。 3）准单色光：由一些波长相差很小的单色光组合而成的光。
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。
4波动光学04
δ = AC + CB = 2d sin θ
θ
θ
oθ
B
C
相邻两个晶面反射的两 X射线干涉加强的条件 射线干涉加强的条件 射线干涉 布拉格公式
d
A
2d sinθ = kλ k = 0 ,1, 2 , L
哈尔滨工程大学理学院
衍射光栅 晶体衍射 布拉格公式
第4章 波动光学 章
2d sinθ = kλ k = 0 ,1, 2 , L
θ1 ≈ sin θ1 = 0.610
式中
λ
R
θ 即： 1 =1 . 22
λ
D
为圆孔的直径。 D = 2R 为圆孔的直径。若 f 为透镜 L2 的焦距，则爱里斑的半径为： r =θ0 f =1.22λf / D 的焦距，则爱里斑的半径为： 0 可见： 越小 衍射现象越明显。 越小， 可见：D越小，衍射现象越明显。当D>>λ 时， ϕ 趋于零，无衍射现象。 趋于零，无衍射现象。
I0 2 I 2 = I1 cos α = cos α 2
2
衍射光栅 晶体衍射
第4章 波动光学 章
I0
p1
I1
p2
I2
p3
I3
p1
α
p2
哈尔滨工程大学理学院
衍射光栅 晶体衍射
第4章 波动光学 章
由微分式∆ ∆ λ 看出，缝越窄（ 越小）， 由微分式∆x=∆k·λf / a 看出，缝越窄（a 越小）， 条纹分散的越开，衍射现象越明显；反之， 条纹分散的越开，衍射现象越明显；反之，条纹向中 央靠拢。 央靠拢。 当缝宽比波长大很多时，形成单一的明条纹， 当缝宽比波长大很多时，形成单一的明条纹，这 就是透镜所形成线光源的像 显示了光的直线传播。 就是透镜所形成线光源的像，显示了光的直线传播。 几何光学是波动光学在 a >> λ 时的极 限情况。 限情况。 当 a ≈λ 或
《波动光学》PPT课件 (2)
焦面
是等厚膜，光
程差只决定于
入射角，相同
入射角的光线
光程差相同， 面
形成同一干涉
光 源
条纹——等倾
干涉条纹。
精选ppt
干涉图样
透镜
垂直入射 半透明玻璃片 等厚薄膜
35
平行平面薄膜干涉的应用
▪ 增透膜 为减弱反射光，在光学元件表面镀的一 层厚度适当的透明介质膜
反射光互相减弱时（约为入射光的1.3%），光
解 （1）cosε≈1，sinε≈ε=10-3
x (L 2 r r s cio ) ns (2 2 0 .5 0 ).5 0 .1 5 3 1 0 6 0 1 .2m 5 m
（2）当ε=10-2rad时，有
x(2 20 .5 0 ).5 0.1 5 0 2 10 60.12 m5m
程差为 2 n 2 d2 k 1 2 0
n2d 称为光学厚度
空气
1
n1=1
MgF2 2 d n2=1.38
玻璃
n3=1.50
k0 ,1 ,2 ,
照 相 机 镜 头
精选ppt
36
例如对波长 0 = 550 nm 的绿光，当光学厚度 为 n2d = 30 /4 = 412 nm时，反射率最小，但此时
该薄膜对其它波长的光，反射率一般不是最小。
▪ 两相干光波在同一介质中传播时，相位差仅决
定于波程差
δ= r2 - r1
▪ 两相干光波在不同介质中传播时，相位差应决
定于光程差
δ= n2 r2 - n1 r1
干涉条件为
(22kk21)
k0,1,2,3 相互加强 k0,1,2, 3 相互减弱
2
精选ppt
29