2009-2010第19次课相干光杨氏双缝干涉精读.ppt

2） 条纹间距 与 的关系如何？ 一定时， 　例1 在杨氏双缝干涉实验中，用波长?=589.3 nm的纳灯作光源，屏幕距双缝的距离d’=800 mm，问： 　(1)当双缝间距１mm时，两相邻明条纹中心间距是多少？ (2)假设双缝间距10 mm，两相邻明条纹中心间距又是多少？ 解 (1) d=1 mm时 (2) d=10 mm时 已知 ?=589.3 nm d’=800 mm 求 (1) d=1 mm时 (2) d=10 mm时 * 第十一章 光 学 前 言 1、什么是光学 　 光学是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用等规律的学科 。 其可分为：几何光学、波动光学、量子光学。 几何光学：以光的直线传播为基础，研究光在透明介质中的 传播规律。 波动光学：以光的波动性质为基础，研究光的传播及规律。 量子光学：以光的粒子性为基础，研究光与物质相互作用规律。 2、光学的发展 微粒说 波动说 光的本性 19世纪初波动光学体系已经基本形成 托马斯·杨和菲涅耳起了决定作用。从1801年英国的托马斯·杨首先用实验证实了太阳光的干涉， 光的波动学说逐步确立。十九世纪下半叶，麦克斯韦电磁场理论指出，光是电磁波中波长在400nm－760nm的电磁波。 19世纪未二十世纪初，进入量子光学时期 　 由于黑体辐射、光电效应、康普顿效应，使光的波动理论出现困难。1905年愛因斯坦提出了光的量子学说，1924年德布罗意提出了物质波学说。光具有波粒二重性。 17、18世纪,有以牛顿为代表的微粒说，和以惠更斯为代表的波动说。但当时占统治地位的是微粒说。 光 学 篇 光的干涉 光的衍射 光的偏振 光的干涉 §1.相干光 §2.杨氏双缝干涉 §3.薄膜干涉 §4.劈尖、牛顿环 §5.麦克尔逊干涉仪 光的衍射 §6.光的衍射 §7.单缝衍射 相干光 第一节 1.频率相同； 2.振动方向平行； 3.有恒定的相位差； 一、产生相干光的条件 两束光 二、相干光的产生 低能级E1 原子的发光机理 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。 高能级E2 光子 能级跃迁辐射 P 2 1 普通光源发光特点： 原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列, 各原子各次发光相互独立，各波列互不相干. 普通光源的发光机制 原子能级及发光跃迁 基态 激发态 跃迁 自发辐射 原子发光是间歇的，每次发一个光波列，间歇时间大约是10-8秒。 ? Lc=c? 同一原子先后两次发出的光其频率、相位、振动方向都不相同. （何时发何时停具有随机性。) 不同原子(同一时刻)发出的光其频率、位相、振动方向都不相同。 　即，一个原子发出的光波列与另一个原子发出的光波列在频率、相位、振动方向等毫无内在联系，彼此完全独立。 ?不同原子所发出的光是不相干的 ?同一原子不同时刻所发出的光也是不相干的. ①原则：将同一光源同一点发出的光波列，即某个原子某次发出的光波列分成两束，使其经历不同的路径之后相遇叠加。 ②方法 波阵面分割法—杨氏双缝干涉。 振幅分割法—薄膜干涉 ,劈尖干涉，牛顿环。 三.相干光的获得： 相干光的产生 波阵面分割法 * 光源 振幅分割法 第二节 杨氏双缝干涉 一、杨氏双缝干涉 1．装置与现象 §11-2 杨氏双缝干涉 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。 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； 1801年，英国人托马斯?杨首次从实验获得了两列相干的光波， 观察到了光的干涉现象。 S1 S2 S ? ? ? ? ? r1 r2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? S1 S2 S 2．相干光获得的方法（波阵面分割法） 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涉现象。 r1 r2 S1 S2 S 纵截面图 二、杨氏双缝干涉示意图 o S1 S 2 P d r1 r2 x 双缝 单缝 S 屏 干涉条纹 I 光强分布 点光源 d/ 实 验 装 置 p 波程差 三.干涉条纹的位置 实 验 装 置 p 加强 减弱 暗纹 明纹 p 讨论 相邻两明纹间距 明、暗条纹的位置 暗纹