第15章波动光学23-118页文档资料
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(物理光学)第十五章_光的偏振和晶体光学基础-5
O
1 2 cos , sin 2 2 G＝ 1 sin 2 , sin 2 2
检偏器透光轴与x’轴夹角 是，其琼斯矩阵为：
1 2 1 2 cos , sin 2 A cos A sin 2 2 A1 1 2 2 E出 GE入＝ A iA 1 2 sin 2 , sin 2 2 1 sin 2 iA2 sin 2 2
2、偏振分光镜与/4片组合
Io/4
Io Io/2 普通分光镜
Io/2 Io Io Io 偏振分光镜
稳频He-Ne激光 (He-Ne laser)
压电晶体(Piezoelectric crystal)
/2片
/4片
被检面
偏振分光 棱镜 prism
检偏器
TV相机
非球面测定用干涉仪
itg
2 1
结论：
1）从1/4波片出射的是线偏光。出射线偏光的光矢量 与x轴的夹角=/2。
2）旋转检偏器可测得，故可求，即求得了待测玻璃的 双折射率之差，从而分析了玻璃内部的应力情况 。
二、会聚(Convergence)偏光仪的干涉
P
C
A
会聚偏光仪干涉装置
透过厚度为d的晶片时两束出射光之间的相位差：
半影式检偏器工作原理 原理
结构： P H A
y
P1
O H1
’ ’
H2 P2 A
x
2 2 I1＝OH1 sin ( ' ) 2 2 I 2＝OH 2 sin ( ' )
2、椭圆偏振光的测定 含义：用实验方法测定表示偏振状态的参量（指 定坐标系中的方位角、椭圆度tg和旋向；或直角 坐标系下两偏振光振幅比和位相差。） y y’ C2 A2 x’
大学物理波动光学一PPT课件
超快光谱技术
介绍超快光谱技术的原理、方法及应 用，如泵浦-探测技术、时间分辨光谱 技术等。
超短脉冲激光技术
详细介绍超短脉冲激光技术的原理、 实现方法及应用领域，如飞秒激光技 术、阿秒激光技术等。
未来光学技术挑战和机遇
光学技术的挑战
阐述当前光学技术面临 的挑战，如光学器件的 微型化、集成化、高性 能化等。
大学物理波动光学一 PPT课件
目录
• 波动光学基本概念与原理 • 干涉原理及应用 • 衍射原理及应用 • 偏振现象与物质性质研究 • 现代光学技术进展与挑战
01
波动光学基本概念与原理
光波性质及描述方法
光波是一种电磁波，具有波动性 质，可以用振幅、频率、波长等
物理量来描述。
光波在真空中的传播速度最快， 且在不同介质中传播速度不同。
01
02
03
04
摄影
利用偏振滤镜消除反射光和散 射光，提高照片清晰度和色彩
饱和度。
液晶显示
利用液晶分子的旋光性控制偏 振光的透射和反射，实现图像
显示。
光学仪器
如偏振光显微镜、偏振光谱仪 等，利用偏振光的特性进行物
质分析和检测。
其他领域
如生物医学、材料科学、环境 科学等，利用偏振光的特性进
行研究和应用。
01
牛顿环实验装置与步骤
介绍牛顿环实验的基本装置和操作步骤，包括凸透镜、平面镜、光源等
。
02
牛顿环测量光学表面反射相移
阐述如何通过牛顿环实验测量光学表面反射相移的原理和方法。
03
等厚干涉原理及应用
探讨等厚干涉的基本原理，以及其在光学测量和光学器件设计中的应用
。
多光束干涉及其应用
波动光学习题解答
第15章 波动光学习题解答15-1 分析：因双缝干涉是等间距的，故可用条纹间距公式λdd x '=∆求入射光波长。
应注意两个第 5 条暗纹之间所包含的相邻条纹间隔数为9（不是10，为什么？），故mm 97822.=∆x 。
解： 屏上相邻暗纹（或明纹）间距'd x dλ∆=，把322.7810m 9x -∆=⨯，以及d 、d ′值代入，可得λ＝632.8 nm 。
15-2 解析：双缝干涉在屏上形成的条纹是上下对称且等间隔的．如果设两明纹间隔为Δx ，则由中央明纹两侧第五级明纹间距x 5－x -5 ＝10Δx 可求出Δx 。
再由公式Δx ＝d ′λ／d 即可求出双缝间距d 。
解：Δx ＝（x 5 －x -5）/10 ＝1.22×10-3 m 双缝间距 d ＝d ′λ／Δx ＝1.34 ×10-4 m15-3 解：玻璃片插入后，对于原中央明纹所在点O ，光程差为∆=(r 2-t +tn 2)-( r 1-t +tn 1)=( n 2-n 1)t =5λ0.8512=-=n n t λμm15-4 分析：洛埃德镜可看作双缝干涉，光源S 0和虚光源S 0′是相干光源。
但是洛埃德镜的反射光有半波损失，故屏上的干涉条纹与双缝干涉条纹互补，即屏上的明暗位置互换。
解：cm D mmd 50,2== 由明纹条件：λλλθδk D x dd =+=+=22sin 代入1=k ，mm dD x 21105.82-⨯==λ15-5 分析：在应用劈尖干涉公式L nbd 2λ=时，应注意相邻条纹的间距b 是N 条条纹的宽度Δx 除以（N －1）．对空气劈尖n ＝1．解：由分析知，相邻条纹间距1-∆=N xb ，则细丝直径为 ()m 107552125-⨯=∆-==.xn N L nbd λλ15-6 分析：置于玻璃上的薄膜AB 段形成劈尖，求薄膜厚度就是求该劈尖在A 点处的厚度．由于25Ta O 对激光的折射率大于玻璃，故从该劈尖上表面反射的光有半波损失，而下表面没有，因而两反射光光程差为Δ＝2ne ＋λ/2。
波动光学
p O
§2.单缝衍射 单缝衍射 一.实验装置 二.衍射条纹 衍射条纹 明纹等间距
I
2.平行光会聚在 的焦平 平行光会聚在L的焦平 平行光会聚在 面上.平行于主光轴的光 面上 平行于主光轴的光 会聚在O点 平行于副光轴 会聚在 点,平行于副光轴 的光会聚于P点 的光会聚于 点. 3.各子波在 点光程相 各子波在O点光程相 各子波在 点为亮条纹(中 同,故O点为亮条纹 中 故 点为亮条纹 央明纹). 央明纹
a sinθ = 0
(3)暗纹条件 暗纹条件: 暗纹条件 a sinθ = ±kλ，k = 1,2,3… 明纹中心条件: 明纹中心条件 λ a sinθ = ±(2k′ +1) ， 2 k′ =1 2,3… , 中央明纹中心: 中央明纹中心
a sinθ = 0
注:上述暗纹和中央明纹 中心)位置是准确的， (中心)位置是准确的， 其余明纹中心的位置较 上稍有偏离. 上稍有偏离. (4)中央明纹的角宽度 两 中央明纹的角宽度(两 中央明纹的角宽度 旁第一暗纹对应的角度) 旁第一暗纹对应的角度
1 2 1′ ′ 2′ ′
半波带 半波带
θ
a B 半波带 半波带 A
1 2 1′ ′ 2′ ′
把光程差δ分为的半波长 把光程差 分为的半波长 λ/2倍数进行分析 倍数进行分析. 倍数进行分析 a a sinθ = λ 时，可将缝分 两个“半波带” 为两个“半波带”
λ/2
两个“ 半波带” 两个 “ 半波带 ” 上发的 光在 P处干涉相消形成暗 3 . 当 a sinθ = 2 λ 可将缝分成三个“ 时 ， 可将缝分成三个 “ 半波带” 半波带”
缝较大时， 缝较大时，光是直线传 播的
惠更斯——菲涅耳原理 二. 惠更斯 菲涅耳原理 表述: 表述 : 波传到的任何一点 都可看作发射子波的波源, 都可看作发射子波的波源, 从同一波阵面上各点发射 的子波在空间某点相遇而 的子波在空间某点相遇而 相干叠加, 相干叠加,决定该点波的光强 . n
波动光学讲课课件
结论：
h E2 E1
h
诱发光子
E2
受激辐射光子
h
h
诱发光子
E1
受激辐射过程所发出的光是相干光.
2021/2/20
4. 相干光的获得方法
(1) 分波前法（分波面干涉法） 当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时，
由该平面(即波前)上分离出两部分.
(2) 分振幅法（分振幅干涉法） 利用透明薄膜的上下两个表面对入射光进行反射，产生
中央明纹上移
2021/2/20
例: 用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条 缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的 位置上. 如果入射光波长为 550 nm.
求: 此云母片的厚度.
解: 设云母片厚度为 d. 无云母片时, 零级亮纹在屏上 P 点, 则到 达 P 点的两束光的光程差为零. 加上云母片后, 到达P点的两 光束的光程差为:
如果
I Imin I1 I2 2 I1I2
I1 I2 I0
I 0
2021/2/20
3. 非相干叠加 若 在时间τ内等概率地分布在0 ~ 2π, 则干涉项：
cos 0
I I1 I2
如果
I1 I2 I0
I 2I0
4.相干条件、相干光源
(1)频率相同
相干条件 (2)相位差恒定
x
0.065
2021/2/20
例: 用白光 (400~760nm) 作光源观察杨氏双缝干涉. 设缝间距为d, 缝与屏距离为 D.
求: 能观察到的清晰可见光谱的级次. 解: 在 400 ~ 760 nm 范围内, 明纹条件为:
xd k
D 最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光
第十五章光学(三讲)衍射(1)
R
1.22
D
式中, λ为入射光的波长,R为圆孔半径,D=2R 为圆孔直径.
18
三、光学仪器的分辨本领 演示分辨率
E
s1
s2
D
f
0
P0
1.点状物成像.
可见,一点状物的像为艾里斑. 两个相距很近的点状物,所成的像,其中心不 重合.如图,在什么情况下光学仪器可分辨?
19
2.瑞利判据:
大学物理（二） 主讲：陈秀洪 第十五章波动光学（第三讲）
§15.7 光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理 一、光的衍射现象及其分类 二、惠更斯-菲涅耳原理 §15.8 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 一、单缝的夫琅禾费衍射 二、圆孔的夫琅禾费衍射
三、光学仪器的分辨本领
§15.7 光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理 一、光的衍射现象及其分类
分辨本领 分辨角 0 1.22 D
>
=
<
(a )
(b)
(c )
20
望远镜(Telescope)的最小分辨角: 1.22 D 望远镜的分辨率(分辨本领)R :
1 D R 1.22
注意：光学仪器的分辨本领与光学仪器的放 大率是两个不同的概念.
1
21
7 3 . 00 10 rad 例题3. 为使望远镜能分辨角间距为 的两颗星,其物镜的直径至少应多大? (设光波波长为λ=550 n m ,)
2
a sin
f
2 屏上对应点的光强介于明纹极大和暗纹极小之间 P E
(3)若 a sin N
N为大于2的整数 .
a
1 1
大学物理波动光学PPT课件
例2：例11-2
n3 n2 n1
23
n1
氟化镁 n2
玻璃
d
n3 n2
第11页/共44页
11.2 光的衍射
衍射现象： 只有当波长与障碍物的线度可比拟 时，才能观察到明显的衍射现象。
惠更斯-菲涅尔原理 子波干涉 夫琅和费单缝衍射：光源、单缝、屏幕距离无穷远 缝宽a、波长λ、焦距f、衍射角φ
S
L1 R
入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失。折射光 没有半波损失。
第7页/共44页
光程
真空中: C、 介质中: C' 、 '
同一束光在不同的介质中频率不变。
C C' '
n C C' '
'
n
2 r 2 nr '
即光在介质中传播r的波程与其在真空中
传播nr的波程产生的相位差相同.
l
dl
I I0
ln I l
I0
I I 0 e l
dl
I0
I
c I I0e cl
朗伯-比尔定律
第29页/共44页
令透射比 吸收度 消光系数
T I e cl I0
A logT cl loge
loge
比色计 分光光度计 光谱分析
A cl
第30页/共44页
本章小结
➢ 干涉：杨氏双缝干涉 薄膜干涉、半波损失、光程
I
0
一级光谱
ab
三级光谱 二级光谱
第40页/共44页
sin
光谱分析
由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成 分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分 析出元素的含量．
大学物理波动光学1
2 2 2 1 2
若无半波损失时括号内的 / 2 不要加.
P.32/53
第十五章
波动光学
15.3.2 等厚干涉
1.劈尖干涉
介质劈尖 n
I I1 I 2 2 I1 I 2 cos
0
I=2I1
P.6/53
第十五章
波动光学
15.1.3 普通光源发光微观机制的特点
1. 光源
两大类光源：
普通光源 自发辐射 激光光源 受激辐射
2.普通光源按光的激发分为以下几种： 热光源：利用热能激发的光源 电致发光：由电能直接转换为光能 光致发光：由光激发引起的发光现象 化学发光：由化学反应引起的发光现象
u c
光矢量:E 矢量能引起人眼视觉 和底片感光.
r
介质中的光速
真空中的光速
u
1
c
r r
c n r u
c n n
'
c
1
u
0 0
P.4/53
第十五章
波动光学
15.1.2 光的相干性 干涉现象是一切波动所 具有的共同现象. 干涉条件： 频率相同， 存在平行的光振动方向， 有恒定的相位差. 干涉定义： 满足相干条件的两列 或两列以上的波，它们 在空间的重叠区域内各 点相遇时，将发生干涉 现象.
d Δx1,4 0.2 10 3 7.5 10 3 m 5 10 7 m D k 4 k1 1 4 1
D 1 6 107 3 Δx m 3 10 m 3mm 3 d 0.2 10
P.27/53
第十五章
波动光学
例15-2. 杨氏双缝的一个缝 解： 被折射率为1.40的薄玻璃所盖， 光线s1O的光程为： 另一缝被折射率为1.70的薄玻 r1 (n1 1)t 璃所盖，屏上原来中央极大 光线s2O的光程为： 处被原来的第五级亮纹所占 据。假定入射光的波长为λ＝ r2 (n2 1)t 480nm，两玻璃的厚度相同， 光程差为： 求玻璃片的厚度t。
若无半波损失时括号内的 / 2 不要加.
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第十五章
波动光学
15.3.2 等厚干涉
1.劈尖干涉
介质劈尖 n
I I1 I 2 2 I1 I 2 cos
0
I=2I1
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第十五章
波动光学
15.1.3 普通光源发光微观机制的特点
1. 光源
两大类光源：
普通光源 自发辐射 激光光源 受激辐射
2.普通光源按光的激发分为以下几种： 热光源：利用热能激发的光源 电致发光：由电能直接转换为光能 光致发光：由光激发引起的发光现象 化学发光：由化学反应引起的发光现象
u c
光矢量:E 矢量能引起人眼视觉 和底片感光.
r
介质中的光速
真空中的光速
u
1
c
r r
c n r u
c n n
'
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第十五章
波动光学
15.1.2 光的相干性 干涉现象是一切波动所 具有的共同现象. 干涉条件： 频率相同， 存在平行的光振动方向， 有恒定的相位差. 干涉定义： 满足相干条件的两列 或两列以上的波，它们 在空间的重叠区域内各 点相遇时，将发生干涉 现象.
d Δx1,4 0.2 10 3 7.5 10 3 m 5 10 7 m D k 4 k1 1 4 1
D 1 6 107 3 Δx m 3 10 m 3mm 3 d 0.2 10
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第十五章
波动光学
例15-2. 杨氏双缝的一个缝 解： 被折射率为1.40的薄玻璃所盖， 光线s1O的光程为： 另一缝被折射率为1.70的薄玻 r1 (n1 1)t 璃所盖，屏上原来中央极大 光线s2O的光程为： 处被原来的第五级亮纹所占 据。假定入射光的波长为λ＝ r2 (n2 1)t 480nm，两玻璃的厚度相同， 光程差为： 求玻璃片的厚度t。
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17
§15.3 光程 用光程差表述光波的相干条件 一、光程
两束相干光的相位差： 2πcr2r1vr22vr11
光在介质中传播, 其折射率: n v
v r 2 2 v r 1 1 cn 2 r 2 n 1 r 1 2 π n 2 r 2 n 1 r 1
1光程定义(nr):介质折射率与光的几何路程之积。
2光在不同折射率n1、n2、…… 的介质中经过的路 程若为L1、L2、……，则总光程为：
λd x14 500nm Dk4k1
（2） x’ 1Dλ1.5mm 2d
15
例、杨氏双缝实验中,狭缝间距为0.5mm，离屏幕距离
25cm，光源为4000埃和6000埃两种，分别求两种光波
干涉条纹间距，以及距中央明纹多远处两种明条纹第
一次重叠，各为第几级？
解（1） x1D d 10.2 0.5 5 4 1 1 0 3 0 70.2mm
a2
a1
a1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱa2
a2
合二为一：再使这两列光相遇
S1
（得到光的干涉图象）
S
（2）分波阵面法：从同一波阵
S2
面上分出两束相干光（杨氏双缝）
（3）分振幅法：把波阵面 上同一点的振幅(能量)分成 两束相干光（薄膜干涉）
a iD C
b
nA
e
B 9
§15.2 双缝干涉 英国科学家托马斯·杨在1802年首先用实 验的方法研究了光的干涉现象，为光的波 动理论确定了实验基础。
Imax( I1 I2)2 干涉相长, 光强最大
若 r 2 r 1 (2 k 1 )2 , (2 k 1 )π(k 0 , 1 , 2 , )
Imin ( I1 I2)2 干涉相消, 光强极小
6
可见度 V Imax Imin Imax Imin
-4 -2
V=1，条纹明暗对比最明显。
I 4I0
02
I 4I1
4
-4 -2 0 2 4
I
V〈1，条纹明暗对比不太明显。
Imax
所以尽可能使两相干光的光强 相等
Imin
-4 -2 0 2 4
7
三 相干光的获得 1普通光源发出的光不是相干光
E2
= (E2-E1)/h
E1
间歇性： 原子或分子每次发光是间歇的，持续时间
109 ~108s
x2D d 20.2 0.5 5 6 1 1 0 3 0 70.3mm
k k （2）k1
D1
d
k2
D2
d
11
22
k1 2 3 k2 1 2
k13
k22
xk1
D1
d
0.6mm
16
二 劳埃德镜 半波损失
半波损失:光由光疏介质射向光密介质发生反射时, 反射光 的光矢量相对于入射光光矢量的相位发生大小为的突变.
独立性： 原子、分子发光彼此独立、随机
· ·
独立(不同原子发的光不是相干光)
独立(同一原子先后发的不是相干光)
2、激光器发出的光是相干光。
8
3、如何得到普通光的干涉图像
（1）基本思想：一分为二，合二为一。
一分为二：光源上同一个
a a1
发光原子同一次所发的一
个光波列先设法分成两个
光波列（得到相干光），
波动光学简介
1波动光学:从光的波动性出发来研究光在传播过程中 所发生的现象和规律.主要研究光的干涉、衍射、偏振.
2光是电磁波,光波一般指电磁波谱中的可见光部分。
电磁波谱
0
2
468
10 12 14 16 18 20 22 24
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
2)光的相干条件 ①振动方向相同。 ②频率相同。 ③相位差恒定。
4
2 干涉场中光强分布
S 1:E 1E 1c 0 ots (1) S 2:E 2E 2c 0 ot s(2)
P :EE 0co ts ()
E 0E 1 2 0E 2 2 02 E 1E 0 2c 0 o1 s2 ( 2 πr 1 r2) II1I22I1I2co 1s2 12122πr1 r2
2d
rr2r1dsindt gdD x 3(）暗相)纹邻间明距
x D
d
12
2、说明
1）杨氏双缝干涉图象:明暗相 间地、对称地、等间距地分布 在中央明纹两侧。
2）白光入射时，除中央 明纹是白色外，其他明纹 出现由紫到红的彩色光谱， 并在离中央明纹较远处出 现重叠现象。
3）双缝间距、双缝与屏 幕距离、波长对干涉图象 的影响。
频率Hz
长波无线电波
红外线 紫外线
760nm 可见光 400nm
射线
短波无线电波
X射线
波长 m108
104
100 104 108 1012 1016
1
3、单色光和复色光 (1)单色光:只有一种颜色的光。如红光、紫光等。 (2)复色光:有几种颜色混合的光。如白光. 4、光矢量 电磁波中的电场强度矢量E能引起人眼视觉和使照相底 片感光，叫做光矢量. 5、光强等于电场强度振幅的平方. I=E2
13
14
例 以单色光照射到相距为0.2 mm的双缝上，双缝与 屏幕的垂直距离为1 m.(1)从第一级明纹到同侧的第
四级明纹间的距离为7.5 mm，求单色光的波长；(2)
若入射光的波长为600 nm,中央明纹中心距离最邻近 的暗纹中心的距离是多少？
解（1） xkD dkλ, k0, 1, 2,
Δx14x4x1D dk4k1
Imax( I1 I2)2 干涉相长, 光强最大
Imin ( I1 I2)2 干涉相消, 光强极小
5
合成光强: II1I22I1I2co1s2
相位差:
12122πr1 r2
干涉的强弱取决于相干光之间的相位差.
设 1＝2
光 程差 r2： r1
2π
若 r 2 r 1 k, 2 k π ( k 0 , 1 , 2 , )
10
一、杨氏双缝干涉
11
1、明暗条纹分布
k=2
S1
r1
P
x
k=1
d M
r2
O
k=0
S2
k=1
D
x
k=2
条:件d D,很小
第二级明纹
k=2
第一级明纹
k=1
中央明纹
k=1 第一级明纹 k=2
第二级明纹
明条纹. r2r1k
1）明纹
xKD,k0,1,2
d
暗条纹. r2r12k12
2)暗纹
x(K1)D,k1,2
光强大,明亮,光强小,暗淡. 6、波动光学内容特点：数学简单，公式多。 7、对波动光学要求：各种装置和图象印在脑海中。
2
§15.1 光强 一、光强
光的干涉
E
O
r
EE0cost (2πr)
I E02
3
二、光的干涉 干涉场中光强分布
1光的干涉
两束相干光在相遇区域形成稳定的
1)光的干涉现象 明暗相间的条纹分布的现象。
§15.3 光程 用光程差表述光波的相干条件 一、光程
两束相干光的相位差： 2πcr2r1vr22vr11
光在介质中传播, 其折射率: n v
v r 2 2 v r 1 1 cn 2 r 2 n 1 r 1 2 π n 2 r 2 n 1 r 1
1光程定义(nr):介质折射率与光的几何路程之积。
2光在不同折射率n1、n2、…… 的介质中经过的路 程若为L1、L2、……，则总光程为：
λd x14 500nm Dk4k1
（2） x’ 1Dλ1.5mm 2d
15
例、杨氏双缝实验中,狭缝间距为0.5mm，离屏幕距离
25cm，光源为4000埃和6000埃两种，分别求两种光波
干涉条纹间距，以及距中央明纹多远处两种明条纹第
一次重叠，各为第几级？
解（1） x1D d 10.2 0.5 5 4 1 1 0 3 0 70.2mm
a2
a1
a1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱa2
a2
合二为一：再使这两列光相遇
S1
（得到光的干涉图象）
S
（2）分波阵面法：从同一波阵
S2
面上分出两束相干光（杨氏双缝）
（3）分振幅法：把波阵面 上同一点的振幅(能量)分成 两束相干光（薄膜干涉）
a iD C
b
nA
e
B 9
§15.2 双缝干涉 英国科学家托马斯·杨在1802年首先用实 验的方法研究了光的干涉现象，为光的波 动理论确定了实验基础。
Imax( I1 I2)2 干涉相长, 光强最大
若 r 2 r 1 (2 k 1 )2 , (2 k 1 )π(k 0 , 1 , 2 , )
Imin ( I1 I2)2 干涉相消, 光强极小
6
可见度 V Imax Imin Imax Imin
-4 -2
V=1，条纹明暗对比最明显。
I 4I0
02
I 4I1
4
-4 -2 0 2 4
I
V〈1，条纹明暗对比不太明显。
Imax
所以尽可能使两相干光的光强 相等
Imin
-4 -2 0 2 4
7
三 相干光的获得 1普通光源发出的光不是相干光
E2
= (E2-E1)/h
E1
间歇性： 原子或分子每次发光是间歇的，持续时间
109 ~108s
x2D d 20.2 0.5 5 6 1 1 0 3 0 70.3mm
k k （2）k1
D1
d
k2
D2
d
11
22
k1 2 3 k2 1 2
k13
k22
xk1
D1
d
0.6mm
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二 劳埃德镜 半波损失
半波损失:光由光疏介质射向光密介质发生反射时, 反射光 的光矢量相对于入射光光矢量的相位发生大小为的突变.
独立性： 原子、分子发光彼此独立、随机
· ·
独立(不同原子发的光不是相干光)
独立(同一原子先后发的不是相干光)
2、激光器发出的光是相干光。
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3、如何得到普通光的干涉图像
（1）基本思想：一分为二，合二为一。
一分为二：光源上同一个
a a1
发光原子同一次所发的一
个光波列先设法分成两个
光波列（得到相干光），
波动光学简介
1波动光学:从光的波动性出发来研究光在传播过程中 所发生的现象和规律.主要研究光的干涉、衍射、偏振.
2光是电磁波,光波一般指电磁波谱中的可见光部分。
电磁波谱
0
2
468
10 12 14 16 18 20 22 24
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
2)光的相干条件 ①振动方向相同。 ②频率相同。 ③相位差恒定。
4
2 干涉场中光强分布
S 1:E 1E 1c 0 ots (1) S 2:E 2E 2c 0 ot s(2)
P :EE 0co ts ()
E 0E 1 2 0E 2 2 02 E 1E 0 2c 0 o1 s2 ( 2 πr 1 r2) II1I22I1I2co 1s2 12122πr1 r2
2d
rr2r1dsindt gdD x 3(）暗相)纹邻间明距
x D
d
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2、说明
1）杨氏双缝干涉图象:明暗相 间地、对称地、等间距地分布 在中央明纹两侧。
2）白光入射时，除中央 明纹是白色外，其他明纹 出现由紫到红的彩色光谱， 并在离中央明纹较远处出 现重叠现象。
3）双缝间距、双缝与屏 幕距离、波长对干涉图象 的影响。
频率Hz
长波无线电波
红外线 紫外线
760nm 可见光 400nm
射线
短波无线电波
X射线
波长 m108
104
100 104 108 1012 1016
1
3、单色光和复色光 (1)单色光:只有一种颜色的光。如红光、紫光等。 (2)复色光:有几种颜色混合的光。如白光. 4、光矢量 电磁波中的电场强度矢量E能引起人眼视觉和使照相底 片感光，叫做光矢量. 5、光强等于电场强度振幅的平方. I=E2
13
14
例 以单色光照射到相距为0.2 mm的双缝上，双缝与 屏幕的垂直距离为1 m.(1)从第一级明纹到同侧的第
四级明纹间的距离为7.5 mm，求单色光的波长；(2)
若入射光的波长为600 nm,中央明纹中心距离最邻近 的暗纹中心的距离是多少？
解（1） xkD dkλ, k0, 1, 2,
Δx14x4x1D dk4k1
Imax( I1 I2)2 干涉相长, 光强最大
Imin ( I1 I2)2 干涉相消, 光强极小
5
合成光强: II1I22I1I2co1s2
相位差:
12122πr1 r2
干涉的强弱取决于相干光之间的相位差.
设 1＝2
光 程差 r2： r1
2π
若 r 2 r 1 k, 2 k π ( k 0 , 1 , 2 , )
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一、杨氏双缝干涉
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1、明暗条纹分布
k=2
S1
r1
P
x
k=1
d M
r2
O
k=0
S2
k=1
D
x
k=2
条:件d D,很小
第二级明纹
k=2
第一级明纹
k=1
中央明纹
k=1 第一级明纹 k=2
第二级明纹
明条纹. r2r1k
1）明纹
xKD,k0,1,2
d
暗条纹. r2r12k12
2)暗纹
x(K1)D,k1,2
光强大,明亮,光强小,暗淡. 6、波动光学内容特点：数学简单，公式多。 7、对波动光学要求：各种装置和图象印在脑海中。
2
§15.1 光强 一、光强
光的干涉
E
O
r
EE0cost (2πr)
I E02
3
二、光的干涉 干涉场中光强分布
1光的干涉
两束相干光在相遇区域形成稳定的
1)光的干涉现象 明暗相间的条纹分布的现象。