干涉光源相干光双缝

1、波动光学12、光波能使人们产生视觉的一种电磁波。 2、光矢量电场强度对人眼和感光仪器起主要作用。 引言：光波与光学发展简史 3引言：光波与光学发展简史 光学的早期发展3、光学发展简史 礼记 “ 左佩金燧” 、 “右佩木燧”玉篇 “燧，以取火于日” 阳燧：铜质凹面镜钻木取火4光学发展的三个阶段（1）微粒说“统治”阶段 牛顿：“微粒说”弹性的实物粒子 惠更斯：“波动说”机械波以太媒质引言：光波与光学发展简史 （2）波动说“统治”阶段 托马斯杨：双缝干涉实验 马吕斯：光的偏振现象Thomas Young 1773-1829Augustin Jean Fresnel 1788-18275Denis P

2、oisson 1781-1840Poisson 斑支持微粒说的 Poisson 从该理论得出圆屏阴影中心为亮斑的结论，阿拉果用实验证实亮斑的存在。引言：光波与光学发展简史 菲涅耳：惠更斯菲涅耳原理 波动说解释衍射现象 麦克斯韦：光的电磁学说列别捷夫：实验测定光压光具有能量和动量。（3）光量子理论“横空出世” 爱因斯坦：光量子假说 光的本性的全新认识光具有波粒二象性。粒子性：能量 动量P 数量N波动性：频率波长振幅E0 一些情况下 突出显示波动性； 一些情况下 突出显示粒子性；不是经典的波 也不是经典的粒子。引言：光波与光学发展简史 67 现代光学的发展与应用 光场的量子特性的研究导致量子光学的

3、诞生。1958年，Townes 和 Schawlow 给出了激光工作的物理条件。1960年，Theodore H Maiman 制作了第一个激光器（红宝石激光器）。 随着激光技术的发展，出现了许多新的光学研究领域： 全息学；强场物理；非线性光学；光学信息处理. . . . . .光学是一门古老而又充满活力的学科！引言：光波与光学发展简史 光学几何光学波动光学量子光学光的干涉光的衍射光的偏振引言：光波与光学发展简史 8光 的 干 涉（Interference of light）9第4章 波动光学（I）4.1 光波的相干叠加干涉4.2 分波阵面干涉4.3* 空间相干性和时间相干性4.4 分振幅方法

4、薄膜等倾干涉4.5 分振幅方法薄膜等厚干涉4.6 迈克尔逊干涉仪 第四部分 振动 波动和波动光学10114.1 光源、光的相干性和光波叠加一、光源二、光波的相干叠加条件五、如何用普通光源获得相干光三、光波的相干叠加四、光程 光程差124.1 光源、光的相干性和光波叠加一、光源光源：发光的物体各种光源的最基本发光单元是原子和分子。 能级；基态；激发态 134.1 光源、光的相干性和光波叠加一、光源E1E2能级跃迁辐射： 波列： 波串长：L = c特征时间： 108 s；Bohr频率公式：Planck常数：141. 普通光源发光：自发辐射独立(不同原子发的光) 发光的随机性 发光的间隙性热光源4.

5、1 光源、光的相干性和光波叠加一、光源独立(同一原子先后发的光)频率传播方向振动方向位相152. 激光光源：受激辐射相干光源！ 激光光源： 波列较长，相干性好，单色性好。 = (E2-E1) / hE1全同光子E24.1 光源、光的相干性和光波叠加一、光源频率传播方向振动方向位相16二、光波的相干叠加条件4.1 光源、光的相干性和光波叠加光强：能流密度的时间平均值。人眼及物理仪器检测光的强度是由光强决定的。在讨论干涉和衍射时，只注重光的相对强弱，可以用 表示光强。光波和机械波满足相同的相干条件： 1.光矢量平行， 2.频率相同， 3.相位差恒定。17设光源S1、S2激发的两列波满足相干条件：p

6、点:其中与时间无关,三、 光波的相干叠加S1pr1r2S24.1 光源、光的相干性和光波叠加S1点:S2点:干涉条纹可反映光的全部信息（强度，相位）。18三、 光波的相干叠加4.1 光源、光的相干性和光波叠加特别的，当 时，相长干涉（明纹条件） 相消干涉（暗纹条件） (k=0,1,2,3) (k= 0,1,2,3) I02-24-44I1衬比度差 (V d Pr1r21、光程差 相位差：一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉考虑： I1 = I2 = I0 ，2、光强与条纹分布 明纹中心暗纹中心一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉1）入射光波长对条纹分布的影响 讨论一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵

7、面干涉若用白光照射，干涉条纹分布有何特点？ 思考：设能产生干涉的最大级次为kM ，则应有：相干长度与相干时间 - (/2) + (/2)合成光强123456012345x0I一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉 ：中心波长SS1S2c1c2b1b2a1a2 PS1S2Sc1c2b1b2a1a2P能干涉不能干涉用波列长度解释干涉范围：一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉相干长度：两列波能发生干涉的最大光程差。只有同一波列分成的两部分，经过不同的路程再相遇时，才能发生干涉。波列长度就是相干长度。一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉普通单色光：激光： 理想情况相干时间：光通过相干长度所需时间。单色性

8、好、相干长度长、相干时间长。2）双缝间距对条纹分布的影响一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉 讨论双缝间距越小，条纹间距越大。（1）一系列平行的明暗相间的条纹； 小结：双缝干涉条纹的特点及相关结论（2） 不太大（傍轴近似）时条纹等间距；（3）中间级次低，两边级次高；明纹级次：k =（4）白光入射时，0级明纹中心为白色，其余级明纹构成彩带，第2级开始出现重叠；（5）双缝间距越小，条纹间距越大。一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉 3、双缝干涉的应用举例1）测量光波的波长方法一：方法二：一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉2）监测煤矿甲烷的“浓度”（1）若两室内

9、均为纯净空气，O处为零级条纹。井下气样（2）若A室充满甲烷体积比为的井下气样：纯甲烷气的折射率纯净空气的折射率一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉3738一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉例：蓝绿光为杨氏干涉实验的光源，波长范围=100nm，中心波长=490nm，估算第几级开始条纹变得无法辨认？长波长：，短波长：解： 长波长的k级亮条纹和短波长的k+1级亮条纹重合。也就是说从第五级开始条纹变得不可分辨。代入数值，解得：39问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第 k 级明条纹处，其厚度 h 为多少？例：已知：S2 缝上覆盖的介质厚度为 h ，折射率为 n ，设入射光的波长为. 答：（1）零级明条纹下移；（2）一、杨氏双缝干涉4.2 分波阵面干涉40原来 k 级明条纹位置满足：设有介质时零级明条纹移到原来第 k 级处，它必须同时满足：二、其他分波阵面的干涉1、菲涅耳双棱镜实验SS1S2等效双缝明纹中心暗纹中心4.2 分波阵面干涉2、菲涅耳双面镜实验方法：等效双缝（略）二、其他分波阵面的干涉4.2 分波阵面干涉3、洛埃镜实验MPS方法：等效双缝（略）思考：在镜面最右端处是明纹还是暗纹？P二、其他分波阵面的干涉4.2 分波阵面干涉 方法小结：