光学基础-波动光学（眼镜光学技术课件）.pptx

薄膜干涉

日常生活中的一些现象

薄膜干涉

·原理：同一入射光在两个面上反射得到两束反射光，属于相干光。

半波损失：光从光疏介质射向光密介质表面的反射光，其相位发生了半个周期的变化。(相当于多走了(或少走了)半个波长)。

(k=1,2,A)加强(k=1,2,A)减弱

垂直入射：i=0

={2x-D

讨论：

应用：光学透镜上涂抹增透膜。(氟化镁)

防紫外线衣服、防紫外线伞、

太阳镜等的设计原理

n₁=1

1.38

n₂=1.50

空气

MgF₂

玻璃

②

光的干涉

一、相干光源

光的干涉现象：两列光波叠加时，有些点振动加强，有些点振动减弱，形成稳定的明暗相间的条纹。

光的干涉

频率相同

相干条件：振动方向相同

相位差恒定

此外，两束光的光程差不能太大。

▶两束光的强度不要相差太大。

分振幅法：利用反射、折射把某振幅分成两部分，再使它们相遇从而产生干涉现象的方法(薄膜干涉)

在光源发出的某一波阵面上，取出两部分

面元作为相干光源的方法(杨氏实验)

获得相干光的方法：

分波阵面法：

b

激光光源是目前最好的相干光源

二、杨氏双缝干涉

杨氏双缝干涉实验是1802年

英国物理学家——托马斯·杨首

先用实验的方法观察到的光的干

涉现象。

托马斯●杨

为了观察到较清晰的干涉图样，实验装置应该满足：

(1)S、S₁、S₂的宽度应足够窄，约在10-2mm数量级，此时它们可近似看成线光源；(2)S₁、S₂间距较小，约为

0.1～1mm;而且它们与S的距离相等；(3)光屏M与双

缝S,、S,间距较大，约为1m;(4)光源的单色性较好。

1、实验现象

明条纹位置

明条纹位置

明条纹位置

单色光干涉条纹白色光干涉条纹

杨氏双缝实验干涉条纹

0

设实验在真空(或空气)中进行，则光程差为：

L

r₁

p

当δ为波长的整数倍时，振动加强，干涉呈亮条纹

δ=±kλk=0,1,2,3

当δ为半波长的奇数倍时，振动减弱，干涉呈暗条纹

k=1,2,3

相长相消

士k

±(2k-1)

明纹k=0,1,2,A

暗纹k=1,2,A

X

明纹k=0,1,2,A

暗纹k=1,2,A

x=Xk+1一Xk

△x=xk+1一xk

士

X

±(2k-1)²a

条纹间距

a.相邻明纹间距：

b.相邻暗纹间距：

△x=[2(k+10-172L(2

可以看出相邻明纹与相邻暗纹的间距都

相同，所以条纹明暗相间平行等距。

=

讨论：

1、条纹分布：中央亮条纹、向两边明暗相间。

2、条纹间隔：

A.△x与k无关，条纹是等间距的

B.△xo1/d

C.△xoL

D.△xoλ

光的偏振

一、自然光和偏振光

光波是电磁波，属于横波，其电场强度矢量E和磁感应强度矢量B都垂直于波的传播方向。E是引起感光作用和生理作用的主要因素，称为光矢量，以它的振动代表光的振动，其振动方向，代表光的振动方向。

光的偏振

自然光：光波在垂直于传播方向的平面内的各

个方向上振动次数和振幅大小均等。

自然光的图示

如果光矢量只沿一个固定的方向振动，这样的

光称为线偏振光(平面偏振光、简称偏振光)

面对光的传播方向看

起偏器：能把自然光变成偏振光的装置(它只能让光波中某一特定方向振动的通过)

起偏：使自然光(或非偏振光)变成线偏振光的过程。

透

自然光

二、起偏和检偏

线偏振光

检偏器：用于检测光波是否偏振并确定其振动方向

检偏：检查入射光的偏振性。

偏振光的强度变化

起偏器检偏器

θ=0,I=Imx=I

0=2,I=0

7

三、马吕斯定律(Maluslaw):通过检偏器的

偏振光的强度与检偏器透射轴的方向有关，

如果透射轴的方向与入射光振动方向之间的

夹角为θ,则通过它的光强与cos²0成正比。

I=I₀cos²θ——马吕斯定律

光的衍射

定义：光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象。

缝较大时，光是直线传播的

缝很小时，衍射现象明显

光的衍射

屏幕

屏幕

·光的衍射分为：菲涅尔衍射和夫琅和费衍射

菲涅尔衍射夫琅禾费衍射

光源、屏与缝相距有限远光源、屏与缝相距无限远

D

L₁、L₂透镜A:单缝E:屏幕中央

缝宽a缝屏距D(L₂的焦距f)

E

L₂

一、单缝衍射

L₁

S

S:单色线光源d:缝宽