光的干涉6.1、6.2.ppt

光的干涉、衍射、偏振 6.1 光的发光机制 6.1.1 光源的发光机制 相干光? 6.1.2 光程与光程差? ? 6.2 分波阵面干涉 6.2.1 杨氏双缝干涉? ? 6.2.2 劳埃德镜与半波损失的验证? 6.3 分振幅干涉 6.3.1 等倾干涉? 6.3.2 等厚干涉?? 6.3.3 牛顿环? 6.3.4 迈克尔孙干涉仪? 第一部分 光的干涉 6.4 光的衍射 6.5 夫琅和费的单缝衍射 6.6 夫琅和费的圆孔衍射 光学仪器的分辨本领6.7 光栅衍射 第二部分 光的衍射 6.9 光的偏振性 6.9.1 自然光 线偏振光 部分偏振光? 6.9.2 偏振片起偏 马吕斯定律? ? 6.9.3 反射和折射起偏 布儒斯特定律? ? 6.9.4 双折射起偏 6.9.5 偏振棱镜 波片 第三部分 光的偏振 光学是研究光的传播以及它和物质相互作用的学科。 光学的研究通常分为以下三个部分： ▲几何光学： 以光的直线传播规律为基础，研究光在透明介质中的传播 ▲波动光学： 以光的波动性质为基础，研究光的电磁性质和传播规律，特别是干涉、衍射、偏振的理论和应用。 ▲量子光学： 以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作用的规律。 历史上人们对光的本性的认识经历了一个漫长的过程 17世纪牛顿提出光的微粒说（惠更斯也提出光的波动说（机械振动在以太中传播）? 19世纪初实验证实惠更斯光的波动说 ? 19世纪60年代麦克斯韦提出光是电磁波? 20世纪初爱因斯坦提出光的量子理论 ? 1924年德布罗意等人将二者统一起来。 光具有波粒二象性 光是某一波段的电磁波，是 的振动在空间的传播， 透明介质： 真空： 振动称光振动 t O 电矢量 光矢量 红 橙 黄 绿 青 兰 紫 ?(mm) 0.76 0.63 0.60 0.57 0.50 0.45 0.43 0.39 6.1 光源的发光机制 (The luminous principle of light source) 光源的最基本发光单元是分子、原子。 独立 ( 不同原子发的光 ) · · 独立 ( 同一原子先后发的光 ) ● 非相干光： I = I 1 + I 2 — 非相干叠加 普通光源： 自发辐射 波列 波列长 L = t c 6.1.1 光源的发光机制 相干光 -13.6eV -3.4eV -1.5eV E1 E2 E3 E? 0 ?21=(E2－E1)/h 每一次发光持续时间 (t ＜10-8s) 普通光源发出的光在空间相遇很难产生干射现象, 这样的光称为非相干光。 p S * 1）分波面法 2）分振幅法 · p 薄膜 S * 普通光源如何获得相干光 通常将来自单个光源的某一次发光分裂成两个或若干个光束而得到相干光， 即：“一分为二”，然后再将这些光束结合起来产生干涉现象。 方法主要有两种 从同一波阵面上分离出两部分 入射光在薄膜的上下面反射时分成两束 一、 光程 ▲ 真空中 · · d a b λ ▲介质中 · · a b n d λn 介质 ? n─介质中波长 ? ─真空中波长 可见在折射率为n的某一介质中，光波通过几何路程为d时所引起的位相差 ，与光波在真空中通过几何路程为 nd 时所引起的位相差 一样。 6.1.2 光程与光程差 …… …… n1 n2 nm d1 d2 dm ? 光程 L = ? ( ni di ) 光程： 当光波在某一介质中传播时，光所经历的几何路程 d 与这介质的折射率 n 的乘积。L = nd ? 真空中波长 二、 光程差 ： ?? = L2 - L1 光程：在相同的时间 ?t 内，将光在介质中所走过的路程 d 折算到真空中的路程 nd. 当?10= ?20时 三、使用薄透镜不会产生附加光程差 [例] · S1 S2 r1 r2 p 有介质时P : n d 透镜可改变光线的方向，但不产生附加光程差，这一结论叫做等光程原理. 薄透镜的等光程性 P P F P P 等光程 等光程 F 焦 平 面 透镜成象均为亮点表明各条光线在会聚点相位相同,也就是各条光线光程相等。 s s 重要结论: 透镜可以改变光线的传播方向, 但对物、 象间各光线不会引起附加的光程差。 一