波光总结2014概要.pptx

波动光学 Wave Optics 波动光学 光波的基本性质 光波的干涉 光波的衍射?傅里叶基础 光波的偏振 光波的基本性质总结 光的电磁理论基础——麦克斯韦方程组和波动微分方程 光波的数学描述——光波的波函数 平面电磁波的性质 电磁波在媒质界面上的反射和折射 光波的数学描述 波动是振动在空间的传播 波面——等位相面的概念：某一时刻具有相同位相值的点的集合 一维简谐平面波 三维简谐平面波 三维简谐球面波 光波的数学描述 一维简谐平面波的波函数的有关参量 时间参量 时间周期 时间频率 时间角频率 空间参量 空间周期 空间频率 空间角频率 时空参量关系 思考：如果光波在不同折射率n的介质中传播，空间参量时间参量分别有何变化？ 光波的数学描述 三维简谐平面波的波函数的有关参量 时间参量与一维波相同 空间参量 空间周期 三维简谐波在不同考察方向上具有不同的空间周期 位相相差2?的两个相邻等相面在k方向的距离，仍用?表示，是三维简谐平面波的波长。 ?是三维简谐平面波沿波矢k方向的空间周期——固有空间周期 光波的数学描述 三维简谐平面波的波函数的有关参量 空间参量 空间频率：单位长度上波的周期数 空间频率也和考察方向有关 波矢k 波矢k表示波的传播方向 光波的数学描述 三维简谐球面波 波函数和复振幅 球面波的空间参量时间参量 球面波在平面上的表达式——菲涅尔近似 光波的电磁波性质 横波性质 矢量性质 光波的振动矢量与传播矢量 电场波和磁场波的关系 E、B、k三个矢量互相垂直 能量传播特性 能流密度矢量；能量定律；光强和辐照度 电磁波在媒质界面上的折射和反射 折反射定律 折射光、反射光和入射光共面 菲涅尔公式 反射波和折射波性质 振幅变化规律；布儒斯特定律和偏振性质；位相变化规律；反射率和透射率 电磁波在媒质界面上的折射和反射 反射波和折射波性质 振幅变化规律；布儒斯特定律和偏振性质；位相变化规律；反射率和透射率 光的干涉总结 干涉基本理论 分波面干涉 分振幅干涉 多光束干涉 光波的干涉 干涉的定义 干涉三要素 光源、干涉装置和干涉图形 干涉问题就是研究三个要素之间的关系。 干涉基本理论 干涉理论讨论前提 波的独立传播原理 波的叠加原理 双光束干涉的基本条件 相干条件 干涉基本理论 两个平面波的干涉 干涉场强度 两平面波的干涉 干涉强度分布特点 峰值强度面 最大强度面条件 最小强度面 干涉强度极大值极小值 称为干涉级 两平面波的干涉 干涉强度分布特点 两个平面波干涉的等强度面是三维空间的一系列平行平面 干涉强度空间频率和空间周期 干涉条纹反衬度 干涉基本理论 两个球面波的干涉 干涉场强度分布 两球面波的干涉 干涉强度分布特点 二维观察平面上干涉条纹性质 明暗相间的干涉条纹，等强度面与观察平面的交线 Π1：杨氏干涉情况 Π2：海定格干涉情况 分波面干涉 杨氏实验——分波面的双光束干涉 S1和S2面积足够小，可以看作两球面波的干涉 平行于z轴的平行等距直条纹——杨氏条纹 分波面干涉——杨氏实验 杨氏条纹强度分布 设S1和S2在P点强度均等于I0 干涉条纹是一组强度按余弦函数分布，方向与z轴平行的平行等距直条纹。与两个平面波干涉图形基本相同。 分波面干涉——杨氏实验 杨氏条纹基本特性 亮纹条件 暗纹条件 第m级亮纹位置 沿x方向空间频率 空间周期（条纹间距） m=0时，x=0 零级亮纹位于观察屏中心 分波面干涉——杨氏实验 杨氏条纹反衬度 只要观察距离d满足菲涅耳近似，在不同d值的平面上，杨氏条纹分布相似，反衬度不变V≡1。 反衬度不随观察点位置变化，称为 非定域条纹 分波面干涉——杨氏实验 干涉强度和杨氏条纹性质（理想光源） 光源偏离yz平面 零级亮纹位置 分振幅干涉 分振幅干涉原理 分振幅干涉干涉场强度分布 分振幅干涉位相差 分振幅干涉 平行平板光程差和位相差 双臂式分振幅干涉仪 迈克耳逊干涉仪 正入射时 干涉等强度线 干涉级的变化?m反映出M1的移动量?d 平行平板的多光束干涉 平行平板多光束干涉位相差 相邻两束透射光之间的光程差 对于多光束干涉，要求各相干光束强度相近，还必须保证相邻相干光束之间位相差??为常数 分振幅多光束干涉装置 法布里—珀罗干涉仪 两板间距离固定，则称为法—珀标准具 法布里—珀罗干涉仪应用 法珀的光谱分析应用 分析光谱精细结构（分光性能参数） 色散 分辨本领 色散范围 光的衍射 标量衍射理论基础 衍射和傅里叶变换 夫琅和费衍射图形、性质及应用 衍射光栅 菲涅尔衍射 标量衍射理论基础 衍射定义：光波在传播过程中，由于受到限制（即空间调制）时所发生的偏离直线传播规律的现象 衍射三要素： 光源、衍射物体和衍射图形 衍射基本理论要解决的问题： 分析由光源S发出的光波，受到衍