光的干涉衍射与偏振课件.pptVIP

三、光的干涉、衍射与偏振19世纪初，对光的干涉和衍射现象的成功预言与解释，使波动说取得了决定性的胜利：?1802年，杨氏干涉实验；?1818年，菲涅尔对衍射图案的计算，尤其是预言了泊松亮斑。1850年，傅科对水中光速的测量，给了牛顿的微粒说最后一击。偏振概念的提出，意味着光是一种横波；与偏振相关的一系列现象是微粒说无法解释的。

波动说的复兴杨氏双缝干涉实验：1801年英国医生兼物理学家托马斯.杨（T.Young，1773-1829）做了一个实验，奠定了光的波动说的实验基础，这就是光学发展史上著名的杨氏双缝干涉实验。杨由此实验测出了光的波长

1.光的相干性可见光能引起人的视觉的电磁波真空中的波长400nm—760nm干涉定义：满足相干条件的两列或两列以上的波，它们在空间的重叠区域内各点相遇时，将发生干涉现象。

来自两个光源或同一光源的两部分的光，不满足相干条件，叠加时不产生光的强弱在空间稳定分布的干涉现象。思考在房间里同时打开两盏灯，你能否观察到光的干涉现象？为什么？思考将打开的一盏灯，一分为二，能否观察到光的干涉现象？为什么？

相位光波描述两独立光源发出的光不可能产生干涉干涉条件：频率相同振动方向相同有恒定的相位差相干光：能产生干涉现象的光相干光源：能产生相干光的光源

水波干涉

2.杨氏双缝实验：

由于两列波由同一光束分解出来，因此?=?。12Pxr2SO结论：光干涉问题的关键在于计算光程差。

杨氏双缝光程差Pxr1S1Sd??S2r2OD干涉条件

干涉条纹在屏幕上的分布明纹：22110暗纹：-1-1-2-2其中k称为条纹的级次屏幕中央（k=0）为中央明纹明暗纹级数

相邻明纹或暗纹的间距条纹为等间距分布复色光照射双缝时条纹?

杨氏双缝干涉的讨论:?影响条纹宽度的因素：（1）双缝间距Pr11xss111r22s?aOs222sD

杨氏双缝干涉的讨论:?影响条纹宽度的因素：（2）屏与缝间距PPrrx11xss11rrss??22aOOass22DD

杨氏双缝干涉的讨论:?影响条纹宽度的因素：（3）光波的波长Pr1xs1r2s?aOs2D

例杨氏双缝的间距为0.2mm，距离屏幕为1m。（1）若第一到第四明纹距离为7.5mm，求入射光波长。（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的间距。解:

3.薄膜干涉

4.空气劈干涉

4.空气劈干涉

5.牛顿环牛顿环应用:在光学冷加工车间，常利用牛顿环及其变动快速检测透镜表面曲率是否合格.把待测件放在标准件下观察牛顿环。圈数越多，说明偏差越大。向下压，如果光圈外冒，应研磨工件中央；光圈内缩，应研磨工件边缘。

6.光的衍射（绕射）?衍射与干涉的关系费曼（RichardFeynman）指出：“没有人能够令人满意地定义干涉和衍射的区别。这只是术语用途的问题，其实二者在物理上并没有什么特别的、重要的区别。”有文献这样总结：?干涉是有限多个独立波“相加”的结果，?衍射是无限多个独立波“积分”的结果。

7.单缝衍射距离远大于狭缝宽度时，光强分布为：其中sinc(x)=sin(πx)/(πx)ifx≠0,andsinc(0)=1?与双缝干涉相比，单缝的中央条纹特别宽、光强占入射能量的绝大部分。?单缝条纹可看成是无数个极细单缝的干涉效果。

8.圆孔衍射当平面光波入射穿过圆孔时，会形成中心对称的衍射图样，其中心部分最亮，这表示能量主要集中在其零级衍射斑处。上述图样的中心亮斑常被称为艾里斑（Airydisk）艾里斑的半角宽度为：

8.圆孔衍射/瑞利判据如果一个像点的爱里斑中心刚好与另一像点衍射图样的第一级暗纹像重合，就认为这两个物点恰好能为这一光学器件分辩。可见λ越小（如电子显微镜）、D越大（如天文望远镜）分辨率越大。

9.泊松亮斑（菲涅尔，1818年）