医用物理学课件波动光学1

➢ 干涉加强 2 k π , k 0 , 1 , 2 ,
➢ 干涉减弱
Δ(2k1), k0,1,2,
2
( 2 k 1 ) π ,k 0 , 1 , 2 ,
第十章：波动光学 3. 透镜不引起附加的光程差
A
F
o
B
A
F'
B
第一节 光的干涉
焦平面
第十章：波动光学
三、 杨氏双缝干涉实验
第一节 光的干涉
普通光源：自发辐射 大量的分子、原子所组成
• 发光的间隙性
• 发光的随机性
· ·
独立(不同原子发的光)
独立(同一原子先后发的光)
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
2. 光的颜色和光谱
可见光频率范围: 7 .7 1 0 1 4~ 3 .9 1 0 1 4H z
可见光波长范围: 3900~7600A
I E02
在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介 质中直接把光强定义为：
I E02
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
4. 光的相干性
最新解释
相干条件：1) 频率相同；2) 振动方
向相同；3) 相位相同；4) 光强不能相差 太大；5) 程差不能相差太大。
v r1
两频率相同，光矢量方向相同的光
x
d
d' (2k 1)
d
2
白光照射时，出现彩色条纹
明纹
k 0 ,1 ,2 ,
暗纹
讨论
条纹间距 x d ' (k1)
d
1、条纹间距与λ的关系：
当 d , d’ 一定时，
若 λ 变化，则 Δx 将如何变化？
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
1）d 、 d ' 一 定 时 ， 若 变 化 ， 则 x 将 怎 样 变 化 ？
单色光——只含单一波长的光。
I0
I0
复色光——含多种波长的光。
2
准单色光——光波中包含波长范围 很窄的成分的光。
O
2
2
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
3. 光强
光波是电磁波。 光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的 是 E 矢量，称为光矢量。 E 矢量的振动称为光振动。
光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强，用 I 表示。
2kπ I4I1
干涉相长
(2 k 1 )πI 0 干涉相消
第十章：波动光学 6. 相干光的产生 振幅分割法
第一节 光的干涉
波阵面分割法
s1
光源 *
s2
第十章：波动光学
二 、 光程
光在真空中的速度 光在介质中的速度
u '
介质中的波长
频率相同的两束光
s1 *
r1
' n
P
s 2*
r2 n
第一节 光的干涉
源在p点相遇
S1
S2
E 2 E 1 2 0 E 2 2 0 2 E 1 0 E 2 0c o s
v E1
p
v E2
v r2
II1I22I1I2cos
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
5. 相干叠加 满足相干条件的两束光叠加后
II1I22I1I2cos
位相差恒定，有干涉现象
若： I1 I2
I2I1(1cos )4I1cos2 2
反射光的相位较之入射光的相位跃变了 π， 相当于反射光与
入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失.
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
例1 两狭缝相距0.3 mm，位于离屏幕50 cm处，用 波长为600 nm的光照射双缝，试求：
(1)干涉图样的第二级明纹和第二级暗纹与中央明纹的距 离各是多少?
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
2） 、 d ' 一 定 时 ， 条 纹 间 距 x 与 d 的 关 系 如 何 ？
第十章：波动光学 2. 双缝干涉光强分布
第一节 光的干涉
EE 1 20 E 2 20 2E 1E 02c 0 o2s(1)
合光强 I I1 I2 2I1 I2co 2 s 1 )(
c1 00
u1
c
真空中的波长
u1 cn
介质的折射率
E1
E10
cos 2π( t T
r1 )
E
2
E20
cos 2π( t T
r2 )
'
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
介质中的波长
'
s1 *
n
波程差
rr2r1
s 2*
r1
P
r2 n
相位差
2 π(T t r2 ')2 π(T t r1)
2π(r2 r1)2π(nr2 r1)
'
nr 1. 光程: 媒质折射率与光的几何路程之积 =
物理意义：光程就是光在媒质中通过的几 何路程 , 按波数相等折合到真空中的路程.
r nr
'
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
2. 光程差 (两光程之差)
s1 *
光程差 Δn2rr1
r1 P
相位差 Δ 2π Δ s 2 *
r2 n
λ
Δ k ,k 0 , 1 ,2 ,
(2)若用折射率为1.5，厚度为24μm的薄玻璃片遮盖狭缝 S2，光屏上的干涉条纹将发生什么变化?
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
解： (1)根据双缝干涉的明条纹位置公式(10-4b)， 得第二级明条纹(k＝2)与中央明纹的距离为：
x 2 kd D 2 6 0 0 1 0 9 0 5 .0 3 1 1 0 0 2 3 2 1 0 3 m
第十章 波动光学
医用物理学
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
主要内容
1.光的干涉
杨氏双缝、薄膜、劈尖、牛顿环 2.光的衍射
单缝、圆孔、光栅 3.光的偏振
自然光、偏振光、布儒斯特定律、马吕斯定律、 双折射
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
实 验 装 置
波程差
d'd
sintan x
rr2r1ds d' in d
x d
'
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
r
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
d
x d'
k
d
'
k
(2k 1)
2
加强 减弱 明纹
k 0 ,1 ,2 ,
x
d d' (2k1)
k 0 ,1 ,2 ,
暗纹
d
2
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
明暗条纹的位置
k d'
根据双缝干涉的暗条纹位置公式(10-5b)得第二级暗条纹 (取k＝2)与中央明条纹的距离为：
x'k2k12D d1.5103m
第十章：波动光学
第一节 光的干涉
(2)窄缝 S2 被玻璃盖住时，设玻璃厚度为 h，参照图10-5， 根据公式(10-2)和(10-3)，中央明条纹位置对应的光程差可 表示为：
其中 212π r 若 I1I2I0 干涉项
则
I4I0co2(sπr)
4I0, rk
0 , r (2 k 1 ) 2
第十章：波动光学
四、 双 镜
M1
s1
d
s2
sL
C
M2
d'
第一节 光的干涉
P
第十章：波动光学
五、 劳埃镜
第一节 光的干涉
P'
P
s1
d s2
ML
d'
半波损失 ：光从光速较大的介质射向光速较小的介质时