大学光学光的干涉课件

Optics光学我想知道这是为什么，我想知道这为什么。我想知道为什么我想知道这是为什么。我想知道究竟为什么我非要知道我为什么想知道这是为什么！---------费因曼绪论

二、光学的分类

物理光学

光学是研究光的产生、发射、传播、接收、光与物质相互作用的学科，是物理学的一个重要分科。一、什么是光学

光是一种重要的自然现象，我们之所以能看到客观世界中的景象，是因为眼睛接受物体发射、反射或散射的光。1．几何光学（GeometricalOptics）以光的直线传播等实验定律为基础，用几何学方法研究光学仪器成象的规律和消除像差的方法及特殊光学仪器的设计原理等。光学的这一分支称为几何光学。3.现代光学

①激光光学：激光物理、激光技术、激光应用等。②全息光学：光学全息与信息处理等。③晶体光学：光波在晶体中的传播及晶体的电光效应等。④集成光学：集成光路理论及制造等。

2．物理光学（PhyciccalOptics）以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象的基本规律。波动光学——研究光的波动性即干涉、衍射、偏振的学科。量子光学——用光的量子理论研究光与物质相互作用的微观机制、遵从的规律及其应用的学科。⑤傅立叶光学：光学傅立叶分析、傅立叶变换等。⑥激光光谱学：物质微观结构及分子运动规律的分析等。⑦非线性光学：光学介质与强光的相互作用。瞬态光学、光纤通信、光信息存储、受激拉曼散射、受激布里渊散射、飞秒激光……三、对光本性的认识1、萌芽时期（远古-15世纪末、16世纪初）光学的起源可追溯到古代，我国春秋战国时期，墨翟（前468~前376）及其弟子所著的《墨经》中，就记载着光的直线传播（影的形成和针孔成像等）和光在镜面（凹面和凸面）上的反射等现象，并提出了一系列经验规律，把物和像的位置及其大小与所用镜面的曲率联系起来。克莱门德(Cleomedes)和托勒密(C.Ptolemy，公元90-168年)研究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面时的入射角和折射角。培根(R.Bacon，公元1214-1294年)提出用透镜校正视力和采用透镜组构成望远镜的可能性，并描述过透镜焦点的位置。无论就时3、波动光学时期（19世纪初~20世纪初）

19世纪初，初步发展起来的波动光学的体系已经形成。1801年杨氏最先用干涉原理令人满意的解释了白光照射下薄膜颜色的由来并做了著名的“杨氏双缝干涉实验”，还第一次成功的测定了光的波长。1815年菲涅耳用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，形成了人们所熟知的惠更斯—菲涅耳原理。1808年马吕斯偶然发现光在两种介质界面上反射时的偏振现象。随后菲涅耳和阿拉果对光的偏振现象和偏振光的干涉进行了研究。1845年法拉第揭示了光学现象和电磁现象的内在联系。麦克斯韦在1865年的理论研究说明光是一种电磁现象。这个理论在1888年被赫兹的实验所证实。至此，确立了光的电磁理论。

电磁波的波谱为：宇宙射线10-10—10-8μmγ射线10-8—10-4μmX射线10-5—10-1μm光波10-3—101μm软X射线10-3—1.5X10-1μm真空X射线1.5X10-1—0.25μm紫外线0.25—0.4μm可见光

0.39—0.77μm紫390—450nm靛—蓝450—492nm绿492—577nm黄577—597nm橙597—622nm红620—770nm近红外线0.77—1.5μm中红外线1.5—15μm远红外线15—1000μm微波10—103mm短波103—105mm中波105—106mm长波107—mm

光的电磁理论在整个物理学的发展中起着很重要的作用，它指出光和电磁现象的一致性，使人们在认识光的本性方面向前迈出了一大步。6、光子时代（21世纪）

光子学作为一门新兴科学，它研究光子的产生、放大、传输、控制和探测，以及将这些技术应用于能量产生、通信、信息处理等学科。21世纪光子学的发展由量变到质变，其发展趋势有两个：一是光子技术将从光电混合技术向全光化的方向发展，为实现全光通讯系统、全光计算机、全光网络而奋斗。光计算机，由于采取了光信息存储，并充分吸收了光并行处理的特点，它的运算速度将会成千倍地增加，信息存储能力可望获得极大的提高，甚至可能代替人脑的部分功能。没有20世纪光学的巨大进步，就没有今天信息社会的到来。二是微米尺度的光子学向纳米光子学发展，最终实现光子器件与电子器件的共集成。科学家对光学的评价“增加我们对光和光子的认识就意味者我们对物质世界的认识和自由度”。“如果我们能理解光能自由自在的控制光、利用光，我们对物质就能自由操作了，也许我们能在本质上认识物质世界和宇宙了”。“我们对光和光子认识和利用前进一小步，人类社会就前进一大步”。五、怎样才能学好光学师生配合

认真备课因材施教重点突出方法先进为人师表要求严格

课前预习

认真听讲做好笔记

课后复习

完成作业每章总结

平时成绩包含：考勤，课堂笔记，课堂提问，作业，每章总结，期中测试，课程论文。

实验提出假说形成理论反复实验

四、光学研究的方法

第一章光的干涉(Opticalinterference)教学思路光的电磁理论波动的叠加光波的叠加双光束干涉多光束干涉

§1-1波动的独立性、叠加性和相干性复习：5.电磁波的能流密度矢量能流密度的平均值：4.

波速:真空中:c=2.99792458×108m/s所以光波:特定波段的电磁波

二、电磁波谱Theelectromagneticspectrum物理仪器检测到的光强I是由能流密度大小决决定的，即玻印亭矢量S的平均值：

3.光的强度（辐照度）

在同一介质中相对光强:在光波的两个场量和中，对人眼和感光仪器起主要作用的电矢量，因此将称为光矢量。四.单色平面光波球面波波面与波线

波面：某一时刻波场中振动相位相同的点的集合。等相面/波阵面波线：表示波动能量传播的几何径迹单色平面光波波面为平面的波单色:该波只有单一频率,即简谐波.

球面波波面为球面的波

WavefrontsrEklOPAperfectsphericalwave独立性

五、机械波的独立性和叠加性几列波在空间相遇时，只要扰动不十分强烈（强度较小），且所处介质为线性介质，则各波可以保持其原有的传播特性，即频率、振幅、振动方向等不变，并在离开相遇区后仍按原来的行进方向继续前进，彼此无影响。

叠加性

波在相遇的区域内，任一点处质点的振动为各列波单独在该点引起的振动的合振动，即在任一时刻，该点处质点的振动位移合位移为各波分别单独传播时在该点引起的位移的矢量和。

干涉：振动强度按空间周期性变化。干涉图样：在叠加区域内，各点处的振动强度有一定的非均匀分布的整体图象。六、波的干涉①振动方向相同；②振动频率相同；③相位相同或相位保持恒定。能产生干涉现象的波称为相干波，相应的波源称为相干波源。与机械波类似，光波也有的干涉现象。干涉现象是波动形式所独具的重要特征之一。

例：水波的干涉相干