第十一波动光学课件

大学物理学第八章波动光学一光的电磁理论光波：电磁波，是电磁量的扰动在空间的传播，介质：横波简谐光波方程：：光矢量，引起人视觉反应的主要是矢量，可见光：波长：4000~7600频率：7.71014~4.11014

Hz11.1热光源的发光机理真空：l78006200597057704920470045002900红外红紫橙黄绿青蓝紫外InfraredRedOrangeYellowGreenBlueVioletUltravioletBl.n单色光：具有单一频率的光。复色光：由各种频率的光复合而成的光。如白光。相对光强：二.光源的发光机理和特点普通光源最基本发光单元为分子、原子

=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长L=

c独立(不同原子发的光)··独立(同一原子先后发的光)自发辐射光强：机制：能级跃迁激光光源受激辐射

=(E2-E1)/hE1E2完全一样(频率、相位、振动方向、传播方向)11.2光的相干性光程和光程差11.2.1光的相干性相干条件同机械波，即光振动是同方向、同频率、并在观察期内位相差恒定。设相干光源的两列光波在同种媒质中传播相遇：Pr1r2S1S2相遇处合振幅：r1r2P光强：相长干涉（亮）相消干涉（暗）相遇区域内干涉图样若I1=I2:干涉图样明暗将非常明显。S1S2P2111.2.2相干光获得

普通光源发光特点：原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列,各原子各次发光相互独立，各波列互不相干.1）普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁基态激发态跃迁自发辐射

普通光源获得相干光的典型途径（1）原理：设法将光源同一点发光分两部分，然后再使这两部分叠加起来，这两部分光将满足相干条件而成为相干光。（2）获得相干光的方法：a）分波阵面法：从波阵面上分离出的初相位相同的相

干光源，使之产生干涉。b）分振幅法：利用入射光在薄膜界面的依次反射，将入光的振幅（能量）分解为若干部分经过不同的路径相遇相干。PS

*·P薄膜S*光在媒质中走的路程折算成真空中的路程称光程。真空中媒质中光程用光程概念后，波长都用真空中波长。13一光程11.2.3光程光程差二光程差

(两光程之差)光程差干涉加强相位差干涉减弱*P*半波损失修正n1光疏n2光密E反E入E折a产生半波损失。掠射(a

90o)正射(a

0o)(2)光密到光疏，无半波损失。(3)折射光无半波损失。入射光在光疏媒质(n1

小)中前进，遇到光密媒质

(n1

大)时，实验装置11.3.1杨氏双缝干涉实验波程差11.3分波阵面干涉减弱加强暗纹明纹p

明暗纹条件、位置、间距xPOHSS1S2r1r2xDG（1）明纹明纹中心位置（2）暗纹明纹：k=0，零级明纹或中央

明纹，k=1，2…称为第一级、

第二级…明纹。暗纹：k=1，2…称为第一级、第二级…暗纹。（3）条纹间距：两相邻明条纹、暗条纹中心点之间的距离明纹：暗纹：条纹以坐标原点为中心，上、下对称等间距排列。*单色光照射狭缝：平行、等间距、等宽度的明暗相间的直条纹，条纹间距与D成正比，与缝间距d成反比，随入射光波长增大而增大。

例1以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为10m.(1)若屏上第一级干涉明纹到同侧的第四级明纹中心间的距离为75mm,求单色光的波长;(2)若入射光的波长为600nm,求相邻两暗纹中心间的距离.解：（1）（2）例:如图双缝,已知入射光波长为,将折射率为n

的劈尖缓慢插入光线2中,在劈尖移动过程中,问1）干涉条纹间距是否变化？2）条纹如何移动？SS解：1）条纹间距不变.

点为零级明纹位置零级明纹位置下移无劈尖时有劈尖时PL11.4.1平行平面薄膜干涉DC34E5A1B211.4薄膜干涉反射光的光程差加强减弱PLDC34E5A1B2透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互补性，符合能量守恒定律.根据具体情况而定PLDC34E5A1B2当光线垂直入射时当时当时增透膜利用反射光干涉相消来减少反射，增加透射。玻璃空气氟化镁设求：增透膜厚度解：相消最小应用（1）照相机镜头、太阳能电池表面镀有增透膜。（2）也可制成增反膜（激光谐振腔反射镜）。20夹角很小（）的两个平面构成的薄膜en1n3n2A反射光2反射光1单色平行光垂直入射劈尖：反射光1、2在膜面A点（膜厚为e）附近相遇，光程差：——如头发显微镜焦点上45oM

(半透膜)棱边qn1n3Sn211.4.2劈尖干涉实验装置示意图//劈尖棱边的明暗相间、等

间距、等宽度的平行直条纹=明纹暗纹（k=0，1，2）空气劈尖，则n2=1*劈尖干涉的特点ekek+1明纹暗纹(1)等厚干涉：定域在上表面附近的平行于

棱边的等间距等宽度直条纹远离棱边条纹级次高。(2)棱边零级暗纹e=0零级明纹

n1n3n2qeld

=(2k+1)l/2kld

(e)同一厚度对应同一(k)级条纹证明半波损失存在（k=1，2）(3)相邻明、暗纹间距明纹：相邻两条明纹间的厚度差相邻两条明纹间的距离同理暗纹：ekek+1明纹暗纹L

一定在很尖的劈尖上才可清晰地观察到干涉条纹(4)条纹动态分析上表面下移（e

），条纹向远离棱边方向平移（生长）若、n2不变、，则l当n2

，条纹将变密。移动后条纹位置移动前条纹位置kk-1kk+1膜厚变化多少会有一条条纹移过？思考：条纹

薄膜上表面向上平移（e

）棱边条纹淹没

厚度每改变，即有一条条纹移过。2）测膜厚1）干涉膨胀仪劈尖干涉的应用Si空气3）检验光学元件表面的平整度4）测细丝的直径[例1]已知玻璃n=1.52，作成劈尖，放置于空气中，用5893

Å黄光垂直照射，测得相邻条纹间距l=0.25cm，求=？解：已知L=3.5cm，钠黄光=5893Å垂直入射，测得4条明纹之间距离为2cm，求d=?解：[例2]Ldn=111.4.3牛顿环由一块平板玻璃和一平凸透镜组成光程差

牛顿环实验装置牛顿环干涉图样