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本 章 概 述 ▲ 光的电磁理论（§1-1） 明确光是电磁波，产生光效 应的是电场强度矢量。 ▲ 波动的特性 （§1-2）讨论波的独立性、迭加性、 相干性 。 ▲ 光的干涉 （§1-3—§1-8） ▲ 干涉的应用 （§1-9—§1-11）干涉仪和其他应用。 ▲ 附录 计算方法和公式的推导。 第一章 光的干涉 相干光的获得 分波面 分振幅 几种重要的干涉实验 分振动面（第五章） 光学是研究光的传播以及它和物质相互作用 问题的学科。 光学通常分为以下四个部分： ▲ 几何光学： 以光的直线传播规律为基础， 研究各种成像光学仪器的理论。 主要 ▲ 量子光学： 以光的量子理论为基础， 物质相互作用的规律。 研究光与 ▲ 波动光学： 研究光的电磁理论和传播规律， 是干涉、衍射、偏振的理论和应用。 特别 ▲ 现代光学：以激光问世为标志，与许多科学技 术领域紧密结合，派生了许多新的 分支学科 电磁波在介质中的传播速度 真空中 电磁波在真空中的传播速度，普适常数 1、在介质的界面上发生反射、折射现象 2、在传播中出现干涉、衍射、偏振现象 ▲ 电磁波： 3、由麦氏方程导出： 1-1光的电磁理论 1-1-1 Maxwell 电磁波理论 不带电的均匀非导电介质中的Maxwell 方程组： 电磁波是物质 矢量波动方程： 利用恒等式： 电磁场的波动方程： 传播速度： 电磁波 真空光速: (其中 ) 波动方程的标量形式（直角坐标系）： 对磁感应强度B 有相似的方程： 加上正确的边界条件，可得到波动方程的解 光波（电磁波）的传播规律。 例如两个非导电介质分界面上的边界条件： 的切向分量连续； 的法向分量连续 。 反射光和折射光的强度和振幅的分配规律： Fresnel 公式 1-1-2 光的传播行为 从标量波动方程 可以了解波的波动行为。 A. 沿Z方向的平面波 满足上述方程的波函数具有 的形式 行波 平面波的一般形式 --传播方向 行波的运动： 平面波的一般形式 ： ：传播方向 B. 以O点为球心的球面波 球面座标系的Laplace算符: 其中: ∵球面波具有球对称 球面波的振幅随距离的增大而减小 一般表示： 1-1-3. 单色光波的数学表示 实数表示： 复数表示： a ---- 光波的振幅； ---- 位相（Phase）； ---- 初位相. 例如 单色平面波： 更常用的形式： 因为 定义波矢量： 光波的强度（光强light intensity）的定义 ： 光波的强度 I 应能反映探测器对光波的响应程度； 光强还必须是可测量 t：探测器的响应时间 因此 而光波对探测器（如眼睛、底片、光电探测器等） 的作用一般是由电磁场中的电场量引起的。 1-1-4．光的其它特性 A. 光在介质中的传播速度和折射率 介质中的速度： 真空中的速度： 折射率的定义： 例如--空气：1.00029; 水：1.33; 玻璃:~ 1.5 折射率 n 还与波长有关: 色散现象 光 1、在介质的界面上发生反射、折射现象 2、在传播中出现干涉、衍射、偏振现象 3、实验测得光在真空中的传播速度为 结论：光是某一波段的电磁波 比较 实验表明：若 为光在透明介质中的传播速度， 为透明介质的折射率，则 与电磁波的公式比较 联系光学量 和电磁学量 、 的关系式 ▲ 讨论： 电矢量 磁矢量 光的传播方向 1、 2、对人眼和感光仪器起作用的是 ，光波中的振动 矢量通常指 。 3、可见光的波长范围 即相互垂直 B. 光波的振动特性 光具有偏振现象 光波是横波 光的振动方向与传播方向垂直 C. 光谱特性 电磁波的频率范围很广,不同波长的电磁波与物质相互作用时有显著不同的现象和规律,因此可将电磁波分为很多波段. 电磁波谱 线频率 v 与波长 l 的关系: ----真空中的光速 麦克斯韦方程组（英语：Maxwells equations）是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程组。它含有四个方程，不仅分别描述了电场和磁场的行为，也描述了它们之间