第十二章光学干涉.ppt

即 定义：光在介质中的几何空间距离与该介质的折射率的乘积 　称为光在介质中传播的光程。 例：如图，同光源发出的光线分别在折射率为n1、n2的两 　种介质中传播相同几何空间距离。 求：两条光线的光程差和终点处的相位差 解：光程差为 相位差由真空中计算公式 由图知 可得在介质中有 即 式中 讨论：A.相长干涉条件 B.相消干涉条件 干涉条件由相位差条件转换为直观的光程差条件了 结论：薄透镜对近轴光线不产生附加光程差 §12.4 .2　常见仪器的等光程性 透镜不会产生附加光程差 物点到象点（亮点）各 S ? a c b · · S F a c b · A B C F? a c b · A B C F 焦点 F、F? 都是亮点， 说明各光线在此同相叠加。 而 A、B、C 或 a、b、c 都在同相面上。 光线之间的光程差为零。 B?F， C?F 说明 A?F， 等光程。 B?F?， C?F? 或 A?F?， §12.5 薄膜干涉 一.薄膜干涉 干涉现象 §12.5　薄膜干涉——分振幅法 §12.5 .1　薄膜干涉 1.薄膜干涉的物理机制 2.干涉条纹的计算 设环境折射率小于薄膜折射率 A.光程差计算 光线a1、a2分别从C、D到P点 是等光程的 光线a1在A点反射时存在半波损失 而 因 于是 B.干涉条纹位置 明条纹 暗条纹 * * 第4篇 波动光学 第12章 光学 牛顿 惠更斯 托马斯?杨 夫琅禾费 菲涅尔 马吕斯 麦克斯韦 赫兹 迈克尔孙 莫雷 普朗克 爱因斯坦 物理光学 篇 序 光　学 几何光学 量子光学 　利用波动理论，研究光的典型波动行为 　波的干涉、波的衍射、波的偏振等 波动光学 第12章　光学 光波的叠加原理 　干涉的明、暗条纹出现的位置条件，光强计算公式 光程差 　将相位差条件转化为光程差条件 几种典型仪器的干涉原理 　杨氏双缝干涉、薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环干 　涉、迈克尔逊干涉 光的干涉内容结构 §12.2　光源　光波的叠加 §12.2.1 　有关光波、光源的基本概念 光波：由变化的电场、磁场相互激发，由近及远传播形成的波 　光波依靠自身传播，不需要传播媒质 　在真空中的传播速率为c。光波是横波 光矢量：电磁波中引起化学与视觉效应的电场强度E矢量 光波的颜色：不同频率的光波能引起人视觉的不同颜色 光的频谱：按光的波长(或频率)顺序排列而成的频谱图 可见光 红外 THz 微波 无线电波 紫外 ?射线 X射线 4500~3900 6.7×1014 ~ 7.7×1014 紫 光 4800~4500 6.3×1014 ~ 6.7×1014 蓝 光 5000~4800 6.0×1014 ~ 6.3×1014 青 光 5600~5000 5.4×1014 ~ 6.0×1014 绿 光 5900~5600 5.1×1014 ~ 5.4×1014 黄 光 6200~5900 4.8×1014 ~ 5.1×1014 橙 光 7700~6200 3.9×1014 ~ 4.8×1014 红 光 波长(?) 频 率(Hz) 颜 色 可见光频谱(波长) 光振动：电场强度E矢量的周期变化称为光振动 光的强度：光的强度正比于光振动的振幅平方 光源：能够发射光波的物体，称为光源 §12.2.2 　光源发光的物理机制 1.原子存在状态 　分离定态，能级 　基态与激发态 2.原子的发光机制 频率定则与选择定则 3.原子发光的普遍规律 　具有确定频率和振动方向的分离谱 　不同谱线可构成一个谱线系；不同谱线系有共同的光谱项 　任意谱线都可以写为两光谱项之差。 　普通光源光谱的频率、相位、偏振方向是随机的 例：氢光谱规律 §12.2.3 　光波的叠加 复习：利用波的叠加原理讨论两束同频率、同振动方向的光 　波叠加情况 由光的波动理论，在空间相遇点P的振动分别为 由叠加原理，两列波在公共区域内的合成振动为 其中 定义光的强度 讨论：A.非相干叠加 结论：非相干叠加时，光波的光强为各分裂光束在叠加点光 　强之和。且在叠加点不产生光强的强弱变化 B.相干叠加 如果在宏观长时间内光波的相差能保持恒定，则 结论：如果在宏观长时间内光波的相差能保持恒定，则在叠加 区域光的强度会随空间位置不同形成稳定的强、弱相间分布 光的干涉：多束频率相同、相差恒定、具有相同的偏振方向(或 有相同方向的偏振分量)的光波在其叠加区域形成光强的稳定 强弱相间分布现象，称为光的干涉。 相干光条件：频率相同、相差恒定、具有相同的偏振方向(或有 相同方向的偏振分量) 12.2.4　获得相干光源的方法 将同一光源发出的光波分成两部分：分波