光的干涉1PPT课件

实验基础：光的干涉、衍射、偏振现象
物理 光学
波动 光学
理论基础：麦克斯韦电磁场理论 模型： 电磁波 涉及范围：光的传播及其规律 实验基础：光电效应、康普顿效应
量子 光学
理论基础：量子论
模型： 光量子 涉及范围：光和物质的相互作用
几何光学 17世纪
波动光学 19世纪
量子光学 20世纪
光是电磁波
一、 电磁波的产生
激光为最好的单色光源.
同一种原子组成的光源发出的光 I
波频率也有一定的宽度。
I0
谱线宽度：I0/2( I0是谱线最大强 I0 /2
度)处的谱线的波长范围(或频
率范围)
o
谱线宽度
0
越小，谱线的单色性越好
普通单色光的谱线宽度 ： 10-3 0.1 nm 激光的谱线宽度 ： 10-9 10-6 nm
普通光源发光具有独立性、随机性、间歇性
(1)一个分子(或原子)在一段时间内发出一列光波,发光时 间持续约10－8~10－10s. (间歇性)
(2)同一分子在不同时刻所发光的频率、振动方向不一定相 同。（随机性、独立性）
(3)各分子在同一时刻所发光的频率、振动方向、相位也不 一定相同.(独立性、随机性)
1.原子每次发光的时间很短，只有10-8秒。对应 的波列的长度称为相干长度. 2.各原子发光是随机的，无固定相位差。
两个频率相同的钠光灯不能产生干涉现象， 即使是同一个单色光源的两部分发出的光，也不 能产生干涉。
无干涉现象
1.普通光源：属于自发辐射
..
非相干(不同原子发的光)
结论：
非相干(同一原子先后发的光)
(5) 同步辐射 受
(6) 激光
激
辐
射
原子发光机制
一般物质原子的能态是不连续的，正常情况下 都处于基态，不会发光。当原子吸收外界能量 后，由低能级跃迁到高能级，但在高能级不稳 定，又会从高能级跳回低能级，释放能量，发 出不同频率的光。
高能级 E2
109~108s
波列
低能级 E1
E2E1/h
L=c
注意
仪器的分辨本领
§11-9 衍射光栅
§11-10光的偏振性 马吕 斯定律
§11-11反射和折射时光 的偏振
§11-12双折射 偏振棱 镜
* §14-13 液晶显示
*§ 11-14 几何光学
教学基本要求 第一部分 光的干涉
一 理解相干光的条件及获得相干光的方法.
二 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.
2.激光光源：受激辐射
= (E2-E1)/h
E2
E1
(频率、相位、振动方向) 完全一样
激光光源能发出频率、相位、振动方向、传播 方向相同的光。
二、 光的单色性
单色光：具有同一波长（频率）的光 色散现象：把复色光中各种不同频率的光分开,形成光谱称为
光的色散.
复色光：各种频率复合的光称为复色光
普通光源所发光为复色光,单色光源发光为单色光.
•光矢量:光是一种电磁波，电E 场强度E的振动称为
光振动，电场强度E矢量称为光矢量。它在引起人
眼视觉和底片感光上起主要作用 。
•光强：光的平均能流密度，表示单位时间内通过
与传播方向垂直的单位面积的光的能量在一个周期 内的平均值
I=E02
二、 光是电磁波
可见光七彩颜色的波长和频率范围
光色 波长(nm) 红 760~622 橙 622~597 黄 597~577 绿 577~492 蓝 492~470 靛 470~455 紫 455~400
一、光学的研究内容 二、光的两种学说
• 研究光的本性； • 光的产生、传输与接收规律； • 光与物质的相互作用； • 光学的应用。
牛顿的微粒说
光是由发光物体发出的遵循力 学规律的粒子流。
惠更斯的波动说 光是机械波，在弹性介质 “以太”中传播。
光学 分类
几何 (以光的直线传播为基础：光的独立 光学 传播定律，光的反射和折射定律)
频率(Hz)
中心波长 (nm)
4 .8 110 ~ 45 .0 110 4 660
5 .0 110 ~ 45 .4 110 4 610
5 .4 110 ~ 46 .1 110 4 570
6 .1 110 ~ 46 .4 110 4 540
6 .4 110 ~ 46 .6 110 4 480
三 能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干 涉 条纹的位置.
四 了解迈克耳孙干涉仪的工作原理.
第二部分 光的衍射
一 了解惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射 现象的定性解释.
二 了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.
三 理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线
1. 电磁波是交变电磁场在空间的传播
EE0cos(t
r) u
2. 电磁波是横波
HH0cos(t
y
r) u
E
3. 电场与磁场大小的关系 O
E H z H
4. 波速
介电系数 磁导率
EH//k
k
x
u 1 真空中
c 1 2.9979108ms1
00
光具有波动性的判据
干涉现象 衍射现象
光是横波的判据 偏振现象
越小，光的单色性就越好。
产生单色光的方法
(1)利用色散;
(3)利用单色光源;
三、光的相干性
(2)利用滤波片; (4)激光
1.干涉现象
两列光波相遇时,出现稳定的明暗相间花样称为 光的干涉现象.
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.
四 了解衍射对光学仪器分辨率的影响. 五 了解 X 射线的衍射现象和布拉格公式的物 理意义.
第三部分 光的偏振
一 理解自然光与偏振光的区别. 二 理解布儒斯特定律和马吕斯定律. 三 了解双折射现象. 四 了解线偏振光的获得方法和检验 方法.
绪言
第十一章
光学
主要研究内容
第一部分 光的干涉
§ 11-1 相干光 § 11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜 § 11-3 光程 薄膜干涉 § 11-4 劈尖 牛顿环 § 11-5 迈克耳孙干涉仪
第二部分 光的衍射 第三部分 光的偏振
§11-6 光的衍射 §11-7 单缝衍射 §11-8圆孔衍射 光学
6 .6 110 ~ 47 .5 110 4 460
3 .9 110 ~ 44 .8 110 4 430
§14-1 光相干性
一、 光源 光是电磁波,产生感光和生理作用的是电场强度. 光源的最基本发光单元是分子、Biblioteka Baidu子。 发光机理
(1) 热辐射
自
(2) 电致发光 发
(3) 光致发光 辐
(4) 化学发光 射