第12章-波动光学.pptVIP

电磁场的交替变化在空间的传播形成电磁波

光波、无线电波都是电磁波.;光学的开展

17、18世纪有以牛顿为代表的微粒说，以惠更斯为代表的波动说。但占统治地位的是微粒说。

19世纪初，波动光学体系已初步形成。

1801年英国的托马斯·杨首先用实验证实了太阳光的干预，光的波动学说逐步确立。托马斯·杨和菲涅耳起了决定作用。

19世纪下半叶，麦克斯韦电磁场理论指出，光是电磁波中波长在0.4－－0.76?m的电磁波。实验还说明引起人的视觉的只是电磁波中的电矢量E。

19世纪末至20世纪初，进入量子光学时期

1905年愛因斯坦提出了光的量子学说，1924年德布罗意提出了物质波学说。

光具有波粒二重性。;第12章波动光学

?§12.1杨氏双缝干预

?§12.2薄膜干预

?§12.3光的衍射

?§12.4光栅衍射

?§12.5光的偏振;§12.1杨氏双缝干预;独立(同一原子先后发的光);实际原子的发光是一个有限长的波列,所以不是严格的余弦函数,只能说是准单色光.;二、光的相干性;干涉项;2.相干叠加;4I1两相干光束;三、杨氏双缝干预;o;1.干预加强或干预减弱的条件;条纹间距;方法一：;四、其他分波阵面干预装置;2.洛埃境;五、光程与光程差;1.光程

光在某一媒质中所经过的几何路程r和该介质的折射率n的乘积nr叫做光程.;2.光程差;光的干预

丰富多彩的干预现象;蝉翅在阳光下;等倾条纹;§12.2薄膜干预;1.光程差;透射光:;3.等倾干预;二、增透膜与增反膜;例用波长?＝550nm，照相机镜头n3=1.5，其上涂一层n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。

问：假设反射光相消干预的条件中取k=1，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？;此膜对反射光相干相长的条件：;三、劈尖干预;1.劈尖干预;干预条件;厚度差是薄膜中的光波波长二分之一;◆白光照射?;例:用等厚干预法测细丝的直径d。取两块外表平整的玻璃板，左边棱迭合在一起，将待测细丝塞到右棱边间隙处，形成一空气劈尖。用波长?0的单色光垂直照射，得等厚干预条纹，测得相邻明纹间距为?L，玻璃板长L0，求细丝的直径。;2.牛顿环;明环半径;条纹特点;牛顿环的应用;例：用紫光照射，借助??低倍测量显微镜测得由中心往外数第k级明环的半径rk=3.0×10-3m,k级往上数第16个明环半径rk+16=5.0×10-3m,平凸透镜的曲率半径R=2.50m

求：紫光的波长？;四.迈克耳孙干预仪;2.干预图象

假设M?1、M2平行?等倾条纹

假设M?1、M2有小夹角?等厚条纹;例.在迈克耳逊干预仪的两臂中分别引入10厘米长的玻璃管A、B，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？;§12.3光的衍射;衍射的分类;2.惠更斯菲涅耳原理;惠更斯-菲涅耳原理解释了波为什么不向后传的问题，这是惠更斯原理所无法解释的。;二、单缝夫琅禾费衍射

1.单缝衍射实验;2.半波带法;(1)中央明纹?=0→△=0;结论;3.单缝衍射条纹特点;条纹宽度;角度宽△?0:;影响衍射图样的a和?;只显出单一的明条纹?单缝的几何光学像;*单缝衍射条纹亮度分布

设中央条纹的中心，其光强为I0,衍射角为?时，光会聚于屏上P?处，其光强为I，那么由惠更斯——菲涅耳原理可得;例:一束波长为?=5000?的平行光垂直照射在一个单缝上。如果所用的单缝的宽度a=0.5mm，缝后紧挨着的薄透镜焦距f=1m，求：(1)中央明条纹的角宽度；(2)中央亮纹的线宽度；(3)第一级与第二级暗纹的距离；;例:一束波长为?=5000?的平行光垂直照射在一个单缝上。a=0.5mm，f=1m,如果在屏幕上离中央亮纹中心为x=3.5mm处的P点为一亮纹，试求(1)该P处亮纹的级数；(2)从P处看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？;§12.4光栅衍射;f;二、光栅的衍射规律;主极大(亮纹)位置;(a+b)(sin??sin?0)=k?

k=0,±1,±2,±3···;次极大亮度主极大亮度。

假设N很大，次极大完全观察不到。;0;当d=(a+b)与a有简单整数比时，将看到缺级现象;例:波长为6000?的单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在sin?2=0.2处，第4级为第一个