反射光的干涉图样与透射光的干涉图样是互补的。.ppt

* 从经典光学到现代光学（简介）： 几何光学:以光的直线传播性质为基础，研究光在透明介质中传播的规律。 波动光学：以电磁波理论为基础，研究光的传播及规律。 量子光学：建立在光的量子性基础上，研究光与物质相互作用的规律。 现代光学：研究非线性光学、激光光谱学、信息光学、全息术、光纤通信、集成光学和统计光学等方面的问题。 困难：这一理论不能解释黑体辐射、光电 效应和原子光谱等问题。 一、光源 光的相干性 光源的最基本发光单元是分子、原子。 ? = (E2-E1)/h E1 E2 能级跃迁辐射 普通光源：自发辐射 独立(不同原子发的光) · · 独立(同一原子先后发的光) 发光的随机性 发光的间隙性 波列 波列长L=? c 1、光源的发光机理 单色光——只含单一波长的光。 复色光——含多种波长的光。 准单色光——光波中包含波长范围很窄的成分的光。 光是一种电磁波，由紫色到红色的可见光在真空中的波长为：400nm到760nm。 光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强， 用I 表示。 式中：n为折射率，Eo 是光振动的振幅。 在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为： 2、光的相干性 相干条件：频率相同，光矢量振动方向相同，位相差恒定。 非相干叠加 ： 无干涉现象 满足相干条件的光波，称为相干光。 位相差恒定时，有干涉现象。 干涉相长（明纹） 干涉相消（暗纹） 相干叠加 ： 讨论 若 ，则 两相干光束 两非相干光束 一个光源 3、相干光的获得方法 （1）分波阵面（分波前）法 （2）分振幅法 杨氏干涉等 等倾干涉、等厚干涉 二、 光程与光程差 1、波长与媒质的关系 式中： 光在媒质中的波长，n为媒质的折射率， 为光在真空中的波长。 2、光程 式中：n为媒质折射率，l 为光波在该媒质中所经历的几何路程。 若光波先后通过几种媒质，则 两束相干光的光程之差，称为光程差。 3、光程差与相位差的关系 两相干光的相位差为 式中： λ 为光在真空中的波长。 光在介质中传播的路程l ，折算成光在相同时间内在真空中传播的路程 n l。 光程的物理意义： 干涉条件： 在干涉和衍射装置中，经常要用到薄透镜，可以证明，两束光线经过理想透镜时，不会产生附加光程差。 4、理想透镜不会产生附加光程差 三、分波阵面干涉 将点光源发出的波阵面分割成两部分，使它们分别通过某些光学装置，经反射、折射或衍射后再在一定的区域里叠加而产生干涉，这种方法称为分波阵面法。 1、杨氏双缝实验 用分波阵面法产生的光干涉，称为分波阵面干涉。 干涉条纹为一条列等间距的平行直条纹。 S 1 S 2 S * * * 杨氏干涉实验： D d 杨氏干涉条纹 光程差： 其中 k = 0为中央明纹（零级明纹） 讨论 1）相长干涉条件 k = 1为第一级明纹 …… A 其中 k = 0为零级暗纹 k = 1为第一级暗纹 …… 2）相消干涉条件 3）条纹间距Δx 相邻明（或暗）条纹中心的距离，称条纹间距。 干涉条纹为一条列等间距的平行直条纹。 4）白光入射 若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。 2、洛埃镜实验 当把观察屏移到紧靠平面镜的B端时，在屏与镜面接触处恒为暗纹，表明有半波损失。 光从光疏媒质（n较小）到光密媒质（n较大）表面反射会产生半波损失，反射光的光程应加上（或减去）λ/2。 四、分振幅干涉 当一束光投射到两种透明媒质的分界面时将分成两束：一束为反射光，另一束为折射光。这种将同一束光分解成两部分的方法，称为分振幅法。 用分振幅法产生的光干涉，称为分振幅干涉 。 1、薄膜干涉 （1） 传播光程差 δ0 两条光线经不同媒质传播直到相遇时的光程差（不考虑半波损失）称为传播光程差。 1 2 （2）附加光程差δ′ 当n1 n2 n3或（n1 n2 n3 ）时， 称 反射条件相同。 当n1 n2 n3 或 （n1 n2 n3 ）时，称 反射条件不同。 注意：λ为入射光在真空中的波长。 当n1 n2 n3或（n1 n2 n3 ）时， 称 反射条件相同。 当n1 n2 n3 或 （n1 n2 n3 ）时，称 反射条件不同。 1 2 1） 等入射角的光束产生同一级