光波及相干条件.ppt

(n2n1, n2n3 or n2n1, n2n3 ) (n1n2n3 or n1n2n3) 垂直入射 反射条件不同 反射条件相同 例 例 应用举例 防反射膜 高反射膜 三层膜 例 非平行膜等厚干涉 垂直入射 平面劈尖 劈尖光程差 相邻条纹间距 常见劈尖 空气劈尖 条纹间距 * 第十四章 波 动 光 学 第十三章 波动光学 §14-1 光波及相干条件 §14-2 分波前干涉 §14-3 分振幅干涉 §14-4 惠更斯-菲涅耳原理 §14-5 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 §14-6 衍射光栅 §14-7 衍射规律的应用 §14-8 信息光学 §14-9 光的偏振态 §14-10 偏振光的获得和检测 §14-11 旋光现象和电磁场的光效应 §14-12 光的吸收、色散和散射 17—18世纪是光学发展史上的一个重要时期。伽利略、开普勒发明了天文望远镜，斯涅尔、笛卡儿导出了光的折射定律和反射定律。 对于光的本质存在争论，牛顿支持光的微粒学说， 它可以说明光的反射和折射规律，并认为光在水中的传播速度比空气中的速度大。惠更斯支持光的波动学说，它也能解释光的反射和折射规律，并能说明双折射现象，但是认为光在水中的传播速度比空气中的速度小。 1850年傅科从实验中测定了光在水中的传播速度比 空气中的速度小，法拉第、麦克斯韦证明了光是电磁波 。 爱因斯坦用光量子理论解释了光电效应实验。因此光具有波粒二相性。 §14-1 光波及相干条件 一、光 波 波函数 代表一列无限延续的平面单色光波。 光强 电矢量 的振动称为光振动 同一种介质中光强的相对分布 在光波的电矢量E和磁矢量B振动中，引起感光作用和生理作用的主要是电矢量。 普通光源： 2 发光的随机性 1 发光的间隙性 光波列长度 原子能级及发光跃迁 激发态 基态跃迁 自发辐射 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. 非相干(不同原子发的光) 非相干(同一原子先后发的光) 二、光程(optical path) 真空中 介质中 由 得 所以 此式表示，光在折射率为n的介质中传播x路程所引起的相位变化,与在真空中传播nx的路程所引起的相位变化相同。根据这个道理，我们把光传播的路程与所在介质折射率的乘积，定义为光程。 一般式 两式相比得 透镜无附加光程差 续上 · 光强 P 1 2 r1 r2 · · 当干涉项 , 非相干叠加 , 相干叠加 当干涉项 三、相干条件(coherent condition) 讨论 1.非相干叠加 即 不恒定 非相干叠加时 (1) (2) (3) (1) 相长干涉（明） (2) 相消干涉（暗） 2.相干叠加 如果 如果 相干条件： ⑴频率相同；⑵存在互相平的振动分量； ⑶具有固定的相位关系。 在相遇处各点的光强决定于两列光波到达该点的光程差。 四、获得相干光波的方法 (1) 分波前法 杨氏双缝干涉 (2) 分振幅法 薄膜干涉和迈克耳孙干涉 (3) 分振动面法 偏振光干涉 1 2 n 1 n 2 n 3 图 2 分振幅 s 1 s 2 P s 图 1 分波阵面 晶体的双折射现象 透过食盐和方解石晶体的线条 杨氏双缝干涉 条纹间距关系式 续上 例 例 例 例 例 例 劳埃德镜实验 斜入射 (n2n1, n2n3 or n2n1, n2n3 ) (n1n2n3 or n1n2n3) 等倾干涉条纹 等倾干涉条纹 O n2 e S f P 薄膜 透镜 光源 玻璃片 焦平面 λ i′ i i i′ k′ k *