《光的干涉》PPT课件 (2)
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光的干涉ppt课件
振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故出现亮纹。
（2）第一暗纹形成原因
S1
P1
S1
S2
P1
d
P
S2
d =λ/2
S1
P1
P1S1
S2
P1S2
d
P1
光程差d= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）
（4）双缝干涉规律
P1
光程差： s
亮纹：
暗纹：
S1
L1 L2
减弱(波峰与波谷叠加);且振动加强的
区域与振动减弱的区域相互间隔.这种
现象叫波的干涉。
光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光
的干涉现象
思考1：光要发生干涉现象需要满足什么条件？
相干光源（频率相同,振动方向相同,相位差恒定）
L越大，相邻的亮纹间距越大
2、白光的干涉图样特点：
（1）明暗相间的彩色条纹；
（2）中央为白色亮条纹；
（3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；
（4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
三、薄膜干涉
1、原理
水面上的油膜呈彩色
2、应用
平滑度检测
镀了增透膜的镜片
增透膜厚度：
薄膜厚度
d
在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入
思考2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？
天才的设想
巧妙解决了相干光问题
单缝
光
束
s0
双缝
屏幕
s1
s2
托马斯·杨
（2）第一暗纹形成原因
S1
P1
S1
S2
P1
d
P
S2
d =λ/2
S1
P1
P1S1
S2
P1S2
d
P1
光程差d= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）
（4）双缝干涉规律
P1
光程差： s
亮纹：
暗纹：
S1
L1 L2
减弱(波峰与波谷叠加);且振动加强的
区域与振动减弱的区域相互间隔.这种
现象叫波的干涉。
光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光
的干涉现象
思考1：光要发生干涉现象需要满足什么条件？
相干光源（频率相同,振动方向相同,相位差恒定）
L越大，相邻的亮纹间距越大
2、白光的干涉图样特点：
（1）明暗相间的彩色条纹；
（2）中央为白色亮条纹；
（3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；
（4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
三、薄膜干涉
1、原理
水面上的油膜呈彩色
2、应用
平滑度检测
镀了增透膜的镜片
增透膜厚度：
薄膜厚度
d
在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入
思考2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？
天才的设想
巧妙解决了相干光问题
单缝
光
束
s0
双缝
屏幕
s1
s2
托马斯·杨
第讲光的干涉衍射和偏振(共31张PPT)
深化拓展
栏目索引
答案 D 金属丝圈的转动,改变不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形状,由
干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是 水平的干涉条纹,A、B、C错误,D正确。
深化拓展
2-2 (多选)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫 起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入,如图所示,这时可以看到亮暗相
栏目索引
第2讲 光的干涉、衍射 和偏振
知识梳理
知识梳理
栏目索引
一、光的干涉
1.光的干涉:在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮条纹, 某些区域的光被减弱,出现暗条纹,且加强区域和减弱区域互相间隔的
现象叫做光的干涉现象。
2.干涉的条件:两列① 频率相同 、振动步调差别恒定(即相位差恒 定)的光相遇。
2.用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时,以下推断正确的是
( A)
A.狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个振动情况总
是相同的光源
B.若入射光是白光,则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹 C.像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时,该点处一定是
亮条纹 D.双缝干涉中亮条纹之间的距离相等,暗条纹之间的距离不相等
光的直线3.传下播面现象四、种反射光现现象 象,与光的干涉有关的是 (
3-1 如图所示,a、b、c、d四个图样是不同的单色光形成的双缝干涉
)
C
或单缝衍射图样。
用平行光照射不透光的小圆盘,在圆盘的影的中心形成泊松亮斑
(1)检查精密零件的表面是否平整
(2)水平状的明暗相间的条纹,同一条纹对应薄膜的厚度相等。
n 生全反射,选项A、B、D错误。条纹间距Δx= λ,λ红>λ紫L ,因此Δx红>Δx紫,C
第四章 光的干涉(2)
S'的条纹
缝S1和S2后在O点引起的两光振动的光程差Δ=0，O 点的光强为极大值。因为S'发出的光通过S1和S2后 在O点的干涉光强为极小，所以S'发出的光通过S1和 S2到达O点的光程差为
由 几 何R2 R，R1+R2 2R，且R2–R1='
λ Δ R2 R1 S1 R 2 S' 1 2 d h 2 2 d R1 R h S0 R2 2 2 S2 d 2 2 R R2 R h 2 2 R2 R12 ( R2 R1 )( R2 R1 ) 2hd
I I1 I 2 2 I1 I 2 cos δ
当 δ 2mπ , ( m 0,1, 2, ) 时 I max ( I1 I 2 )2 当 δ 2( m 1)π , ( m 0,1, 2, ) 时 I min ( I1 I 2 )2
2( A1 / A2 ) 2 I1 I 2 2 A1 A2 I I max min 由定义 V 2 2 2 A A 1 ( A / A ) I max I min I1 I 2 1 2 1 2
但不是最清晰。可见度越小，条纹就越不清晰。 当V很小时，条纹就模糊不清，无法辨认了。 影响干涉条纹可见度的三个主要因素： ① 两相干光的振幅不相等(I1I2)。
② 实际中不存在严格的点光源，任何光源都 有一定的宽度。 ③ 实际光源不是理想单色光，它的波列长度 有限，或说它们有一定的光谱宽度(非单色性)。 先讨论I1I2对条纹可见度的影响 对于两个理想单色点光源，两相干光束叠加 后的总光强分布为
当 A1 A2 ( I1 I 2 ) 时V 1;
而A1、A2相差越大，则V值越小。
基础物理学光的干涉(ppt)
（1） 2k
I 4I0 干涉极大；
（2） (2k1) I 0 干涉极小；
（3） 为其他值时，光强介于0 ~ 4I0之间。
7.1.2 光程差
S1
在折射率n介质中传播几 n1
何路程为r，相位变化为
2nr2L
n2
S2
r1
P
r2
L = nr 是光程。
S1和S2发出光束，在折射率为n1和n2媒质中
传播，在P点相遇。当初相相同时，相位差为
基础物理学光的干 涉(ppt)
2020/12/30
吉林大学 物理教学中心
7.1 光的相干性
7.1.1 光的干涉 相干条件
一、光矢量 可见光：400～760nm 光是电磁波，电场强度矢量 称E为光矢量。 产生感光和生理作用主要是电矢量。
二、光的干涉现象 满足条件若干束光波的相遇区域里，有些点
振动始终加强（亮条纹），有些点振动始终减弱 （暗条纹），称为干涉现象。
三、相干条件 相干条件1：只有平行振动分量间才能发生干涉。 相干条件2：频率相同光波之间才能发生干涉。
相干条件3：相位差恒定光波之间才能发生干涉。
四、相干强度
满足相干条件时，两相干光光强为
I I1 I2 2I1 I2c o sΔ (7 .1 )
相位差 Δ(12)2π(r1r2)
若 I1I2I0 I 2 I 0 (1 c o s ) 4 I 0 c o s 22 (7 .2 )
由透射光加强条件
2n2e
2
k
e
n2
4n2
=1.38 n3 =1.55
(2k 1)
注意：也可以利用反射减弱条件
照相 机镜 头是 蓝紫 色
(7 .1 2 )
高中物理人教版选择性必修第一册教学课件《光的干涉》
光的双缝干涉
2．干涉条件
明暗相间的条纹
频率相同、振动方向
相同、相位差恒定
3．亮暗条纹条件
光的干涉
干涉条纹和光的波长之间的关系
∆x＝
原理
薄膜干涉
检查平面的平整度
应用
增透膜和增反膜
牛顿环
λ
作业
双缝:获得两束振动情况一致的相干光.
P96
亮条纹形成的原因：
S1
P
S2
屏幕
双缝
S1
S1
S2
S2
P0
中央亮条纹/
零级亮条纹
0
P0S1
0
P0S2
0 2 − 0 1 = 0
P0点振动加强 (亮)
双缝
屏幕
P1
S1
P1S1
第
P1 一
亮
纹
S1
S2
λ
P1
S2
P1S2
λ
1 2 − 1 1 =
成了彩色干涉条纹.
l
λ
d
(1)条纹间距公式：Δx＝_____
(2)对于同一单色光，条纹间距 相等 。
(3)用不同颜色的光进行干涉实验，条纹间距 不同 ，红光条纹间距比黄
光条纹间距 大 ，蓝光条纹间距比黄光条纹间距 小 。
(4)白光的干涉条纹的中央是 白 色的，两侧是 彩 色的。
在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光.把铁丝圈在肥
Q2
Q3第三级暗纹：
P2 第二级亮纹：2λ
P0 中央亮纹：0
S2
3
2
Q2第二级暗纹：
P1 第一级亮纹：λ
S1
2λ
光的干涉-PPT
光的干涉
薄膜干涉
让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束 反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉．
点 击 画 面 观 看 动 画
光的干涉
薄膜干涉
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜 的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹）应 出现在膜的厚度相等的地方．由于光波波长极短，所以 微薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条 纹．2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下的肥 皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉．
第1节 光的干涉
光到底是什么？……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
波动说
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
光的干涉
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的 是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．
光的干涉 光的干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829） 在实验室里成功的观察到了光的干涉．
双缝干涉
激
双
光
缝
束
屏上看到明暗相间的条纹 屏
光的干涉
S1 S2 d
双缝干涉
P2
P1
P
P
P1 P2
S1、S2
相干波源
P1S2－P1S1= d
光程差
P2S2－P2S1＞ d 距离屏幕的中心越远路程差越大
光的干涉
双缝干涉
1、两个独立的光源发出的光不是相干光，双缝干 涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光，在光屏 上形成稳定的干涉条纹．
光的干涉(法布里波罗干涉仪)PPT课件
rm m
rm f
m .
d
证
13
(2) R越大，透射光能越小, 明条纹越细锐.
I
1
I0 4r2
(1 r2)2
sin2
2.Leabharlann (3) 反射光与透射光互补，透射光强最大处， 恰为反射光强极小.
(4) 透射光无零光强，可见度总是小于１,当r趋 近 1 时,可见度趋近于 1．透射光干涉条 纹细 锐 , 可以作分光元件．
sin2
2
.
0
r2 0.52 r2 0.87
0
2
3
IR
反射光强
12
三. 讨论相干光强 (1) 极大极小的位置与
I
有关.
1
I0 4r2
(1 r2)2
sin2
2
.
4
n2dcosi2.
N2和d为常数，因此极大极小位置由折射 角i2决定.具有相同入射角的光线，在同 一干涉级次上，形成干涉圆环．条纹半
径规律与迈克耳干涉圆条纹同．
相反：反射光可见度等于 1 ，但 R 越大明条纹 越粗.虽反射光能量很大，也不能作分光元件
14
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
P点的光振动为多束光振动（1、2、3…）在 P点的叠加，用数学式表示：
EPE1E2
用复振幅表示Ｅ1、E2…光振动．
EAei(kr0).
设 1 的复振幅为
E ~1Attei0,
光的干涉(第02课时)(高中物理教学课件)
一.薄膜干涉
一.薄膜干涉
彩色的油膜
彩色的昆虫翅膀
彩色的金属的表面
彩色的照相机镜头
二.薄膜干涉的应用
1.检查平面
在被测平面上放一个透明的样板，在样 板的一端垫一个薄片，使样板的标准平 面与被测平面之间形成一个楔形空气薄 层。用单色光从上面照射，空气层的上 下两个表面反射的两列光波发生干涉。 空气层厚度相同的地方，两列波的路程 差相同，两列波叠加时相互加强或相互 削弱的情况也相同。所以，如果被测表 面是平的，干涉条纹就是一组平行的直 线（图甲）；如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不平（图 乙）。这种测量的精度可达10－6cm。 问题：图乙中，弯曲的干涉条纹说明被检查的平面在此处是凹下 还是凸出？ 答：凹下。（右边垫高，左凹右凸） 问题：如果右侧垫两块薄片，条纹会发生什么变化？答：条纹变密
条件：亮条纹
暗条纹
: :
x x
2k
2 (2k
1)
2
k
0.1.2膜会观察到什么现象？
原理：薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置不同，相 互交错叠加。 现象：明暗相间的彩色水平条纹（干涉中的色散） 问题：要观察薄膜干涉应该在光源的同一侧还是光源的 另一侧？
解：光和虚像间距2a相当于双缝间距
故表达式为：x l
2a
注意：洛埃镜存在半波损失，故中央 是暗纹（平面镜延长线与光屏交点处）
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时27分43秒
比前表面反射光多半波长的奇数倍时满足条件
增透膜
2d (2k 1) d (2k 1) 0 ，(k 0.1.2...)
2
4n
最小厚度d 0 (介质中波长 1 )
4 4n
4
光的干涉(共30张PPT)
r1
激光束
S 四、明（暗）条纹的间距
（2）当路程差为半波长的奇数倍时，形成暗条纹。 1
室内的白炽灯是各种独立的光源，不符合产生干涉的条件。 光的干涉
do 通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。
r2
1、产生稳定干涉的条件：两列光的频率（颜色）相同。
S M 四、明（暗）条纹的间距
D．单色光f1照射时出现暗条纹,单色光f2照射时出现明条2纹
后面的屏上观察光的干涉情 况。
新课内容
二、双缝干涉图样
单色光
白光
新课内容
二、双缝干涉图样
图样有何特征？
屏
单色激光束
暗条纹的中心线
S1
暗条纹的中心线
亮条纹的中心线
S2
亮条纹的中心线
中央亮条纹
双缝
明暗相间
条纹等间距
思考讨论：光屏上何处出现亮条纹？何处出现暗条纹？
单色激光束
新课内容
三、决定明暗条纹的条件
第十三章 光
肥皂泡呈现五颜六色的原因是什么？
第3节
光的干涉
学习目标
1．通过实验观察认识光的干涉现象，知道干涉现象是光的波动性证 据。 2．理解光的双缝干涉现象的产生原理。知道光屏上出现亮条纹和暗 条纹的条件。
3.掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程。
4.观察双缝干涉图样，掌握实验方法。
5.通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用。
x l
d
新课内容
五、光的干涉应用
1.薄膜干涉---肥皂泡上的彩色条纹
此处发 生干涉 现象
空气
a b
S
B
A
薄膜
薄膜前后两个面的反 射光发生了干涉
13.2光的干涉精品PPT课件
2
第十三单第 节
一：杨 式双缝 是干验一涉干种实涉波现，象就是必波然动会独观有察的到特光征的，干如涉果现光象真．的
思考1：如果我们先假设光是一种波，那 么按照我们所学的波动知识，光要发生干 涉现象需要满足什么条件？
（频率相同）
思考2：有没有什么方法可以获得相干光— 频率相同的光呢？
天才的设想
单缝
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
双缝
巧妙解决了相干光问题
屏幕
光束
s1 s0
s2
红滤色片 (激光)
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评 为十大最美丽实验之 一。
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实 验室里成功的观察到光的干涉．
证 明 光 是 一 种 波
实验演示：
现象：出现亮暗相间条纹。
用氦氖激光器演 示光的双缝干涉
思考3：为什么有的地方 亮一些有些地方暗一些？ 请用我们所学的波动知识 来解释。
叠加（振动）加强的地方 出现亮条纹，振动减弱的 地方出现暗条纹。
讨论：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？
S1
S2
d
P2
P
P1 P2
P1
P
P1S2－P1S1= d 光程差
S1
P S1
S2 d
P
S2
S1
P
PS1
S2
P
PS2
3、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹， 下列正确的说法是：（ ） A、干涉图样的中央亮纹是白色的； B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹； C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹； D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与 双缝间距离有关
第十三单第 节
一：杨 式双缝 是干验一涉干种实涉波现，象就是必波然动会独观有察的到特光征的，干如涉果现光象真．的
思考1：如果我们先假设光是一种波，那 么按照我们所学的波动知识，光要发生干 涉现象需要满足什么条件？
（频率相同）
思考2：有没有什么方法可以获得相干光— 频率相同的光呢？
天才的设想
单缝
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
双缝
巧妙解决了相干光问题
屏幕
光束
s1 s0
s2
红滤色片 (激光)
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评 为十大最美丽实验之 一。
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实 验室里成功的观察到光的干涉．
证 明 光 是 一 种 波
实验演示：
现象：出现亮暗相间条纹。
用氦氖激光器演 示光的双缝干涉
思考3：为什么有的地方 亮一些有些地方暗一些？ 请用我们所学的波动知识 来解释。
叠加（振动）加强的地方 出现亮条纹，振动减弱的 地方出现暗条纹。
讨论：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？
S1
S2
d
P2
P
P1 P2
P1
P
P1S2－P1S1= d 光程差
S1
P S1
S2 d
P
S2
S1
P
PS1
S2
P
PS2
3、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹， 下列正确的说法是：（ ） A、干涉图样的中央亮纹是白色的； B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹； C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹； D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与 双缝间距离有关
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编辑ppt
1
波动光学
目录 第一章 光的干涉 第二章 光的衍射 第三章 光的偏振
编辑ppt
2
第一章 光的干涉（Interference of light）§1 光源的发光特性
一. 光源
光源的最基本发光单元是分子、原子
能级跃迁辐射 E2
波列
= (E2-E1)/h
E1
波列长L = c
1. 普通光源：自发辐射
2. 条纹衬比度（对比度，反衬度）
V ImaxImin
Imax Imin
编辑ppt
5
I1 I2
I Imax
I1 I2
I
4I1
Imin
-4 -2 o 2 4
衬比度差 (V < 1)
决定衬比度的因素：
振幅比 光源的宽度
-4 -2 o 2 4
衬比度好 (V = 1)
光源的单色性
3.普通光源获得相干光的途径
MkM2
： 中 心 波
长
只有同一波列分成的两部分经不同的光程再
相遇时才能发生干涉。
波列长度就是 相干长度
c1 S
c2
S1 b1 S b2
aa·12p
c1
S c2
b1 S1
a1·p a2
b2
S2
2
注: 编等辑p代pt 表波列
( 2 k 1 )2 编辑,ppx t ( 2 k 1 ) ( 2 k 1 )2 D d 7
条纹间距 x D
d
条纹特点： (1) 一系列平行的明暗相间的条纹；
(2) 不太大时条纹等间距；
(3) 中间级次低；
某条纹级次 = 该条纹相应的 (r2-r1)/ 明纹: k ，k =1,2,3…(整数级)
· ·
独立(不同
原子发的光)
独立编(同辑一ppt原子先后发的光)
3
2. 激光光源：受激辐射
E2
完全一样(频率,位相,
= (E2-E1)/h
振动方向,传播方向)
E1
1
r1
p
·
二. 光的相干性
· r2
1. 两列光波的叠加(只讨论电振动)
·
2
E 光 令 E 矢 1 E 2 ,1 2 量
10
二. 极限宽度
当光源宽度b增大到某个宽度b0时，干涉条 纹刚好消失，b0称为光源的极限宽度。
x
单色光源
L
b0 /2 •
r1
r2
d
r1
r2
· +1L △x /2
·o
B
D
设 B>>d 和
b( r 2 r 2 ) ( r 1 r 1 ) (一级明纹)
dsin d x2
D 2 编辑ppt
宽 (3) 碰撞增宽 z p ( T 一 ) ， p 定
二. 非单色性对干涉条纹的影响
I
k M ( 2 ) (k M 1 )( 2 )
合成光强
- (/2) + (/2)
干涉的最大级次
0 0 11 2 2 3 3 4 45 5 6
x
编辑ppt
kM
17
三. 相干长度与相干时间 1.相干长度 两列波能发生干涉的最大波程差
分波面法
p
分振幅法
S*
·p
S*
编辑ppt
薄膜
6
§2 双缝干涉
一. 双缝干涉 单色光入射
r1
· p x x
d
r2
x
o x0
x
I
D
d >>λ，D >> d (d 10 -4m, D
波相程位m差)差：：r 2 r 21 ds i n dtg dD x
明纹
暗纹
k ,x k kD d,k0 ,1 ,2 …
11
单色光源
L
b0 /2 •
r1
r2
d
r1
r2
x
· +1L △x /2
·o
B
D
dsindb0 2
d
b0
B
( B >>b0 ,d )
2 2B
b0
B d
—光源的极限宽度
bb0 时，才能观察到干涉条纹。
编辑ppt
12
三. 相干间隔和相干孔径角
1. 相干间隔
若 b 和 B一定，则要得到干涉条纹，必
须
dd0
x
-2 /d - /d 0 /d 2 /d sin
其他分波面干涉实验(自学)
编辑ppt
9
§4 空间相干性
一. 空间相干性的概念 光源宽度对干涉条纹衬比度的影响
设光源宽度为b
L b/2
M
S1 d /2
N
S2
I
B
D
合成光强
I
+1L 0N 非 相 0M 干
0L 叠 加
-1N 0M 0N
0L
+1L
=Dxλ编/辑dppt x
一. 光的非单色性
、
1.理想的单色光
2. 准 单 色 光 、 谱 线 宽 度• 准单色光：在某个中心波长（频率）附
近有一定波长（频率）范围的光。
• 谱线宽度：
I
• 造成谱线宽度的原因
I0
(1) 自然宽度
I0 /2
谱线宽度
Ei+1·源自Ei+1o
0
Ei Ei1
Ei
Ei
编辑ppt
h
16
(2) 多 普 勒 增 T ， T
星体
b
d
B
编辑ppt
14
使d =d0则条纹消失
d0
B
b
d0
星体
b
d
B
考虑到衍射的影响，有 1.22
d0
2.屏上条纹消失时，反射
测星干涉仪 M1
镜M1M4间的距离就是d0， λ
测猎户座星 nm
M2
测得 d03.0m 7
得 1.220.04"7
d0 编辑ppt
M3
λ
屏
M4
15
§5 时间相干性
(d0B b)—相干间隔
d0越大，光场的空间相干性越好。
2. 相干孔径角
0
d0 B
b
b
━相干孔径角 编辑ppt
S1 0
S2 B
d0
13
在θ0 范围内的光场中，正对光源的平面
上的任意两点的光振动是相干的。
0 越大空间相干性越好。
激光光源可以不受以上限制
四. 应用举例 1.测遥远星体的角直径：
b B
P: E 1 E 1c 0 o t s1 )( E 2 E 2c 0 o t s2 )(
E20
E0
E E 1 E 2 E 0 ct o )s(
E 0 2 E 1 2 0 E 2 2 20 2 E 1 1 编辑E p0 p2 t c 0 o2s 1E10 4
I I 1 I 2 2I 1 I 2c os
• 非相干光源 co s0
I = I 1 + I 2 —非相干叠
• 完全加相干光源 co s co s
▲相长干涉（明） 2k,
I I m I a 1 x I 2 2 I 1 I 2 (k = 0,1,2,3…)
▲相消干涉（暗） (2 k 1 ) ,
I I m I i1 n I 2 2I 1 I 2 (k = 0,1,2,3…)
暗纹: (2k+1)/2
(4) x
(半整数级)
编辑ppt
8
二 . 光强公式
I I 1 I 2 2I 1 I 2 c o ,s
若 则
I1I=4 I2I0 =cI0o 2 , 2 s
(dsin2)
I
光强曲线
4I0
§3
-4 -2 0 2 4
-2 -1 0 1 2 k
x -2 x -1 0
x1
x2
1
波动光学
目录 第一章 光的干涉 第二章 光的衍射 第三章 光的偏振
编辑ppt
2
第一章 光的干涉（Interference of light）§1 光源的发光特性
一. 光源
光源的最基本发光单元是分子、原子
能级跃迁辐射 E2
波列
= (E2-E1)/h
E1
波列长L = c
1. 普通光源：自发辐射
2. 条纹衬比度（对比度，反衬度）
V ImaxImin
Imax Imin
编辑ppt
5
I1 I2
I Imax
I1 I2
I
4I1
Imin
-4 -2 o 2 4
衬比度差 (V < 1)
决定衬比度的因素：
振幅比 光源的宽度
-4 -2 o 2 4
衬比度好 (V = 1)
光源的单色性
3.普通光源获得相干光的途径
MkM2
： 中 心 波
长
只有同一波列分成的两部分经不同的光程再
相遇时才能发生干涉。
波列长度就是 相干长度
c1 S
c2
S1 b1 S b2
aa·12p
c1
S c2
b1 S1
a1·p a2
b2
S2
2
注: 编等辑p代pt 表波列
( 2 k 1 )2 编辑,ppx t ( 2 k 1 ) ( 2 k 1 )2 D d 7
条纹间距 x D
d
条纹特点： (1) 一系列平行的明暗相间的条纹；
(2) 不太大时条纹等间距；
(3) 中间级次低；
某条纹级次 = 该条纹相应的 (r2-r1)/ 明纹: k ，k =1,2,3…(整数级)
· ·
独立(不同
原子发的光)
独立编(同辑一ppt原子先后发的光)
3
2. 激光光源：受激辐射
E2
完全一样(频率,位相,
= (E2-E1)/h
振动方向,传播方向)
E1
1
r1
p
·
二. 光的相干性
· r2
1. 两列光波的叠加(只讨论电振动)
·
2
E 光 令 E 矢 1 E 2 ,1 2 量
10
二. 极限宽度
当光源宽度b增大到某个宽度b0时，干涉条 纹刚好消失，b0称为光源的极限宽度。
x
单色光源
L
b0 /2 •
r1
r2
d
r1
r2
· +1L △x /2
·o
B
D
设 B>>d 和
b( r 2 r 2 ) ( r 1 r 1 ) (一级明纹)
dsin d x2
D 2 编辑ppt
宽 (3) 碰撞增宽 z p ( T 一 ) ， p 定
二. 非单色性对干涉条纹的影响
I
k M ( 2 ) (k M 1 )( 2 )
合成光强
- (/2) + (/2)
干涉的最大级次
0 0 11 2 2 3 3 4 45 5 6
x
编辑ppt
kM
17
三. 相干长度与相干时间 1.相干长度 两列波能发生干涉的最大波程差
分波面法
p
分振幅法
S*
·p
S*
编辑ppt
薄膜
6
§2 双缝干涉
一. 双缝干涉 单色光入射
r1
· p x x
d
r2
x
o x0
x
I
D
d >>λ，D >> d (d 10 -4m, D
波相程位m差)差：：r 2 r 21 ds i n dtg dD x
明纹
暗纹
k ,x k kD d,k0 ,1 ,2 …
11
单色光源
L
b0 /2 •
r1
r2
d
r1
r2
x
· +1L △x /2
·o
B
D
dsindb0 2
d
b0
B
( B >>b0 ,d )
2 2B
b0
B d
—光源的极限宽度
bb0 时，才能观察到干涉条纹。
编辑ppt
12
三. 相干间隔和相干孔径角
1. 相干间隔
若 b 和 B一定，则要得到干涉条纹，必
须
dd0
x
-2 /d - /d 0 /d 2 /d sin
其他分波面干涉实验(自学)
编辑ppt
9
§4 空间相干性
一. 空间相干性的概念 光源宽度对干涉条纹衬比度的影响
设光源宽度为b
L b/2
M
S1 d /2
N
S2
I
B
D
合成光强
I
+1L 0N 非 相 0M 干
0L 叠 加
-1N 0M 0N
0L
+1L
=Dxλ编/辑dppt x
一. 光的非单色性
、
1.理想的单色光
2. 准 单 色 光 、 谱 线 宽 度• 准单色光：在某个中心波长（频率）附
近有一定波长（频率）范围的光。
• 谱线宽度：
I
• 造成谱线宽度的原因
I0
(1) 自然宽度
I0 /2
谱线宽度
Ei+1·源自Ei+1o
0
Ei Ei1
Ei
Ei
编辑ppt
h
16
(2) 多 普 勒 增 T ， T
星体
b
d
B
编辑ppt
14
使d =d0则条纹消失
d0
B
b
d0
星体
b
d
B
考虑到衍射的影响，有 1.22
d0
2.屏上条纹消失时，反射
测星干涉仪 M1
镜M1M4间的距离就是d0， λ
测猎户座星 nm
M2
测得 d03.0m 7
得 1.220.04"7
d0 编辑ppt
M3
λ
屏
M4
15
§5 时间相干性
(d0B b)—相干间隔
d0越大，光场的空间相干性越好。
2. 相干孔径角
0
d0 B
b
b
━相干孔径角 编辑ppt
S1 0
S2 B
d0
13
在θ0 范围内的光场中，正对光源的平面
上的任意两点的光振动是相干的。
0 越大空间相干性越好。
激光光源可以不受以上限制
四. 应用举例 1.测遥远星体的角直径：
b B
P: E 1 E 1c 0 o t s1 )( E 2 E 2c 0 o t s2 )(
E20
E0
E E 1 E 2 E 0 ct o )s(
E 0 2 E 1 2 0 E 2 2 20 2 E 1 1 编辑E p0 p2 t c 0 o2s 1E10 4
I I 1 I 2 2I 1 I 2c os
• 非相干光源 co s0
I = I 1 + I 2 —非相干叠
• 完全加相干光源 co s co s
▲相长干涉（明） 2k,
I I m I a 1 x I 2 2 I 1 I 2 (k = 0,1,2,3…)
▲相消干涉（暗） (2 k 1 ) ,
I I m I i1 n I 2 2I 1 I 2 (k = 0,1,2,3…)
暗纹: (2k+1)/2
(4) x
(半整数级)
编辑ppt
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二 . 光强公式
I I 1 I 2 2I 1 I 2 c o ,s
若 则
I1I=4 I2I0 =cI0o 2 , 2 s
(dsin2)
I
光强曲线
4I0
§3
-4 -2 0 2 4
-2 -1 0 1 2 k
x -2 x -1 0
x1
x2