10波动光学
波动光学现象及应用
波动光学现象及应用在我们生活的这个多彩世界中，光的存在和表现形式多种多样。
其中，波动光学所涉及的现象和应用不仅丰富了我们对光的认知，还为众多领域的发展提供了强大的支持。
光，作为一种电磁波，具有波动性。
波动光学就是研究光的波动性所产生的一系列现象以及这些现象在实际中的应用。
先来说说光的干涉现象。
当两束或多束光相遇时，如果它们的频率相同、振动方向相同并且相位差恒定，就会发生干涉现象。
最常见的例子就是杨氏双缝干涉实验。
通过这个实验，我们清晰地看到了明暗相间的条纹，这就是光的干涉所产生的效果。
干涉现象在薄膜干涉中也有体现，比如肥皂泡表面呈现出的五彩斑斓的颜色。
这是因为肥皂泡的薄膜厚度不均匀，不同位置的光程差不同，导致不同颜色的光发生干涉，从而呈现出各种色彩。
光的干涉在实际应用中有着重要的作用。
在光学精密测量方面，干涉测量技术可以用于测量微小的长度变化、表面平整度等。
例如，在制造高精度的光学元件时，通过干涉测量可以确保元件的表面精度达到极高的标准。
在科学研究中，干涉仪可以用来探测天体的微小位移和引力波的存在。
光的衍射现象同样是波动光学中的重要内容。
当光通过一个狭缝或者障碍物时，会发生弯曲和扩散，不再沿着直线传播，这就是光的衍射。
衍射现象在日常生活中也不难观察到，比如我们透过窗户上的小孔看外面的灯光，会发现灯光不再是一个清晰的亮点，而是呈现出模糊的光斑。
衍射现象在光学仪器的设计和制造中有着广泛的应用。
例如，衍射光栅就是利用光的衍射原理制成的。
它可以将不同波长的光分开，广泛应用于光谱分析中，帮助我们了解物质的成分和结构。
光的偏振现象也是波动光学的一个重要方面。
光是一种横波，其振动方向垂直于传播方向。
当光的振动方向只在一个特定的方向上时，就称其为偏振光。
偏振光在很多领域都有应用，比如在 3D 电影中，就是利用了偏振光的原理，让观众通过佩戴特殊的眼镜，看到不同的画面，从而产生立体的视觉效果。
在通信领域，偏振复用技术可以提高通信系统的容量和传输效率。
波动光学的知识点总结
波动光学的知识点总结波动光学的研究内容主要包括以下几个方面：1. 光的波动性质光是一种电磁波，它具有波长和频率，具有幅度和相位的概念。
光的波长和频率决定了光的颜色和能量，波长短的光具有较高的能量，频率高的光具有较大的能量。
光的波动性质使得光能够在空间中传播，并且能够在介质中发生折射、反射等现象。
2. 光的干涉干涉是光波相遇时互相干涉的现象。
干涉是波动光学中一种重要的现象，它包括两种类型：相干干涉和非相干干涉。
相干干涉是指来自同一光源的两条光线之间的干涉，而非相干干涉是指来自不同光源的两条光线之间的干涉。
在干涉实验中，通常会通过双缝干涉、薄膜干涉等实验来观察干涉现象。
3. 光的衍射衍射是光波通过狭缝或者物体边缘时发生偏离直线传播的现象。
光的衍射是波动光学中的重要现象，它可以解释光通过小孔成像、光的散斑等现象。
在衍射实验中，通过单缝衍射、双缝衍射、菲涅尔衍射等实验可以观察衍射现象。
4. 光的偏振偏振是光波中振动方向的特性，偏振光是指光波中只沿特定振动方向传播的光波。
光的偏振是光波的重要特征之一，它可以通过偏振片、偏振器等光学元件来实现。
在偏振实验中，可以通过偏振片的转动、双折射现象等来观察偏振现象。
5. 光的成像成像是光学系统中的一个重要问题，它涉及到光的传播规律和光的反射、折射等现象。
通过成像实验，可以研究光的成像规律、成像质量和成像系统的性能等问题。
光的成像是波动光学中的一个重要研究方向，它主要包括光的成像原理、成像系统的构造和成像参数的计算等内容。
综上所述，波动光学是物理学中一个重要的分支，它研究光的波动性质和光的传播规律。
波动光学的研究内容包括光的波动性质、光的干涉、衍射、偏振和光的成像等内容。
通过波动光学的研究，可以深入了解光的波动性质和光的传播规律，为光学系统的设计与应用提供理论基础。
大学物理波动光学课件
麦克斯韦电磁理论：19 世纪中叶，英国物理学 家麦克斯韦建立了电磁 理论，揭示了光是一种 电磁波，为波动光学提 供了更加深入的理论根 据。
在这些重要人物和理论 的推动下，波动光学逐 渐发展成为物理学的一 个重要分支，并在现代 光学、光电子学等领域 中发挥了重要作用。
02 光的干涉
干涉的定义与分类
定义 分类 分波前干涉 分振幅干涉
干涉是指两个或多个相干光波在空间某一点叠加产生加强或减 弱的现象。
根据光源的性质，干涉可分为两类，分别是ห้องสมุดไป่ตู้波前干涉和分振 幅干涉。
波前上不同部位发出的子波在空间某点相遇叠加产生的干涉。 如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜等
。
一束光的振幅分成两部分（或以上）在空间某点相遇时产生的 干涉。例如薄膜干涉、等倾干涉、等厚干涉以及迈克耳孙干涉
波动光学与几何光学的比较
几何光学
几何光学是研究光线在介质中传播的光学分支，它主要关注 光线的方向、成像等，基于光的直线传播和反射、折射定律 。
波动光学与几何光学的区分
波动光学更加关注光的波动性质，如光的干涉、衍射等现象 ，而几何光学则更加关注光线传播的几何特性。两者在研究 对象和方法上存在差异，但彼此相互补充，构成了光学的完 整体系。
VS
马吕斯定律
当一束光线通过两个偏振片时，只有当两 个偏振片的透振方向夹角为特定值时，光 线才能通过。这就是马吕斯定律，它描述 了光线通过偏振片时的透射情况。这两个 定律在光学和物理学中都有着广泛的应用 。
THANKS
感谢观看
分类
根据障碍物的大小和光波波长的相对 关系，衍射可分为菲涅尔衍射和夫琅 禾费衍射。
单缝衍射与双缝衍射
单缝衍射
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》ppt课件
马吕斯定律是定量描述偏振光通过检偏器后透射光强与入射线 偏振光和检偏器透振方向夹角之间关系的定律，是波动光学中 的重要公式之一。
晶体中双折射现象解释
双折射现象
当一束光入射到各向异性的晶体时，会分成两束光沿不同方向折 射的现象。
产生原因
晶体内部原子排列的规律性使得晶体具有各向异性，导致不同方向 上折射率不同。
研究中的应用。
03
非线性波动光学应ห้องสมุดไป่ตู้领域
概述非线性波动光学在光通信、光计算、光信息处理等领域的应用前景。
量子波动光学发展动态
量子波动光学基本概念
阐述光的量子性质及其与波动光学的关系，包括光子、量子态、量子纠缠等。
量子波动光学研究方法
介绍量子光学实验技术、量子信息处理方法等在量子波动光学研究中的应用。
薄膜干涉实验操作
阐述薄膜干涉实验的基 本原理和实验方法，包 括等厚干涉和等倾干涉 的实现方式及条纹特征。
衍射实验数据处理方法分享
衍射实验基本概念
解释衍射现象的产生条件和基本原理，介绍衍射光栅、单 缝衍射等实验方法。
01
衍射光栅数据处理
分享衍射光栅实验的数据处理技巧，包 括光栅常数、波长等参数的测量方法和 误差分析。
03
复杂介质中波动光 学应用领域
概述复杂介质中波动光学在生物 医学成像、环境监测与治理、新 能源等领域的应用前景。
06
实验方法与技巧指 导
基本干涉实验操作规范介绍
干涉实验基本概念
阐述干涉现象的产生条 件和基本原理，解释相 干光波的概念及获得方 法。
双缝干涉实验操作
详细介绍双缝干涉实验 的实验装置、操作步骤 和注意事项，以及双缝 干涉条纹的特点和分析 方法。
基础物理学下册【韩可芳】第10章习题答案
第十章第十章第十章第十章 波动光学波动光学波动光学波动光学思考题思考题思考题思考题10-1 普通光源中原子发光有何特征？答答答：答：：：因为普通光源是大量不同原子在不同时刻发的光，是自然光，因此不满足干涉条件，所以一 般普通光源观察不到干涉现象。
10-2 如何用实验检验一束光是线偏振光、部分偏振光还是自然光？答答答：答：：：拿一块偏振片迎着这束光，转动偏振片，观察透射光。
（1）视场中光强有变化且有消光现象 的为线偏振光；（2）光强有变化但无消光现象的为部分偏振光；（3）光强无变化的为自然光。
10-3 自然光可以用两个独立的、相互垂直的、振幅相等的光振动表示。
那么线偏振光是否也可以用两个相互垂直的光振动表示？如果可以，则这两个相互垂直的光振动之间关系如 何？10-4 如何用实验测定不透明媒质的折射率？答答答：答：：：光线入射到不透明的媒介上，改变入射角i ，并同时用偏振片测定反射光线的偏振化程度。
当反射光线为完全偏振光时，此时入射角i0 即为布儒斯特角，满足tan 可求得不透明介质的折射率n 。
10-5 如图(a)所示，一束自然光入射在方解石晶体的表面上，入射光线与光轴成一定角度；问将有几条光线从方解石透射 出来？如果把方解石切割成等厚的A 、B 两块，并平行地移 开很短一段距离，如图(b)所示，此时光线通过这两块方解石后有多少条光线射出来？如果把B 块沿沿沿沿光线转过一个角度， 此时将有几条光线从B 块射出来？为什么？i 0n ，测得 i0 即考思考思考思考题题题题10-5图图图图10-6 从普通光源获得两束相干光的一般方法是什么？在光的干涉中决定相遇点产生明纹或暗纹的因素是什么？答答答：答：：：分波阵面法和分振幅法。
波源的相位差和波源到相遇点的光程差决定相遇点产生明纹或暗纹。
10-7 如图所示，设光线a 、b 从周相相同的A 、B 点传至P 点，试讨论：（1）在图中的三种情况下，光线a 、b 在相遇处P 是 否存在光程差？为什么？（2）若a 、b 为相干光，那么在相遇处的干涉情况怎 样？考题思考题思考题思考题 10-7 图图图图10-8 在杨氏双缝实验中，当作如下调节时，屏幕上的干涉条纹将如何变化？（要说明理由）（1）使两缝之间的距离逐渐减小；（2）保持双缝的间距不变，使双缝与屏幕的距离逐渐减小；（3）如图所示，把双缝中的一条狭缝遮住，并在两缝的垂直平分线上放置一块平面反射镜。
大学物理(波动光学知识点总结)
大学物理(波动光学知识点总结)contents•波动光学基本概念与原理•干涉理论与应用目录•衍射理论与应用•偏振光理论与应用•现代光学技术发展动态简介波动光学基本概念与原理01光波是一种电磁波，具有横波性质，其振动方向与传播方向垂直。
描述光波的物理量包括振幅、频率、波长、波速等，其中波长和频率决定了光的颜色。
光波的传播遵循波动方程，可以通过解波动方程得到光波在不同介质中的传播规律。
光波性质及描述方法干涉现象是指两列或多列光波在空间某些区域相遇时，相互叠加产生加强或减弱的现象。
产生干涉的条件包括：两列光波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
常见的干涉现象有双缝干涉、薄膜干涉等，可以通过干涉条纹的形状和间距等信息来推断光源和介质的性质。
干涉现象及其条件衍射现象及其分类衍射现象是指光波在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播的现象。
衍射现象可以分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射两种类型，其中菲涅尔衍射适用于障碍物尺寸与波长相当或更小的情况，而夫琅禾费衍射适用于障碍物尺寸远大于波长的情况。
常见的衍射现象有单缝衍射、圆孔衍射等，可以通过衍射图案的形状和强度分布等信息来研究光波的传播规律和介质的性质。
偏振现象与双折射偏振现象是指光波在传播过程中，振动方向受到限制的现象。
根据振动方向的不同，光波可以分为横波和纵波两种类型，其中只有横波才能发生偏振现象。
双折射现象是指某些晶体在特定方向上对光波产生不同的折射率，使得入射光波被分解成两束振动方向相互垂直的偏振光的现象。
这种现象在光学器件如偏振片、偏振棱镜等中有重要应用。
通过研究偏振现象和双折射现象，可以深入了解光与物质相互作用的基本规律，以及开发新型光学器件和技术的可能性。
干涉理论与应用02杨氏双缝干涉实验原理及结果分析实验原理杨氏双缝干涉实验是基于光的波动性，通过双缝产生的相干光波在空间叠加形成明暗相间的干涉条纹。
结果分析实验结果表明，光波通过双缝后会在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹，条纹间距与光波长、双缝间距及屏幕到双缝的距离有关。
波动光学 施卫主编ppt课件
2e
2
(R e)2 r2 R2
R2 2 Re e2 r2 R2
e2 0
e
r2 2R
2e r2
2R2
=
+
{+ (
Kλ 2k
+1)
λ 2
明纹 暗纹
R re
26
r
(k
1 2
)R
k= 1,2,...
明环
r kR
讨论：
k =0 ,1, 2, ...
暗环
（1）、 从反射光中观测，中心点是暗点还是亮点？ （2）、 属于等厚干涉；
二、菲涅耳双镜实验
点光源
s
*
s 1 * M1
s2 *
镜子
Cα
虚光源
1 2
1
M2 2
屏
A
B
9
三、洛埃镜实验
点光源
A
A
s1 *
.
s2 *
M
P
B
B
虚光源
反射镜
屏
当屏移到如图位置时，P 点出现暗条纹。这一结论证
实，光在镜子表面反射时有相位突变π，这种现象称为半
波损失。
10
入射波
n1 n2
反射波 折射波
AC
tg AB/ 2
e
i
D
2
n1
i
n2 A r
r
B e
C
光程差：
2e
n22 n12Sin2i
2
明暗条 纹条件
=
{
+ +(
Kλ 2k
+1)
λ 2
明纹
( k =0,1,2,... )
波动光学(习题与答案)
第11章 波动光学一. 基本要求1. 解获得相干光的方法。
掌握光程的概念以及光程差与相位差的关系。
2. 能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及等厚、等倾干涉条纹的特点（干涉加强、干涉减弱的条件及明、暗条纹的分布规律；了解迈克耳逊干涉仪的原理。
3. 了解惠更斯——菲涅耳原理；掌握分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。
4. 理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。
5. 理解自然光和偏振光及偏振光的获得方法和检验方法。
6. 理解马吕斯定律和布儒斯特定律。
二. 内容提要1. 相干光及其获得方法 能产生干涉的光称为相干光。
产生光干涉的必要条件是：频率相同；振动方向相同；有恒定的相位差。
获得相干光的基本方法有两种：一种是分波阵面法（如杨氏双缝干涉、洛埃镜干涉、菲涅耳双面镜和菲涅耳双棱镜等）；另一种是分振幅法（如平行波膜干涉、劈尖干涉、牛顿环和迈克耳逊干涉仪等）。
2. 光程、光程差与相位差的关系 光波在某一介质中所经历的几何路程l 与介质对该光波的折射率n 的乘积n l 称为光波的光学路程，简称光程。
若光波先后通过几种介质，其总光程为各分段光程之和。
若在界面反射时有半波损失，则反射光的光程应加上或减去2λ。
来自同一点光源的两束相干光，经历不同的光程在某一点相遇，其相位差Δφ与光程差δ的关系为δλπϕ2=∆ 其中λ为光在真空中的波长。
3. 杨氏双缝干涉 经杨氏双缝的两束相干光在某点产生干涉时有两种极端情况：一种是相位差为零或2π的整数倍，合成振幅最大—干涉加强；另一种是相位差为π的奇数倍，合成振动最弱或振幅为零——称干涉减弱或相消。
其对应的光程差为⎪⎩⎪⎨⎧=-±=±= 21k 212 210 干涉减弱），，（）（干涉加强），，（ΛΛλλδk k k 杨氏双缝干涉的光程差还可写成Dx d=δ ，式中d 为两缝间距离，x 为观察屏上纵轴坐标，D 为缝屏间距。
波动光学基本概念总结
波动光学基本概念总结波动光学是光学的一个重要分支，它研究的是光的波动性。
在这一领域，有许多基本概念需要我们深入理解和掌握。
首先，我们来谈谈光的干涉。
光的干涉是指两列或多列光波在空间相遇时，在某些区域始终加强，在另一些区域始终减弱，形成稳定的强弱分布的现象。
这就好像两队士兵步伐整齐地前进，当他们的步伐完全一致时，在某些地方会显得特别强大，而在另一些地方则相对较弱。
产生干涉的条件有三个：两束光的频率相同、振动方向相同以及相位差恒定。
杨氏双缝干涉实验是光干涉现象的经典例证。
在这个实验中，通过两条狭缝的光在屏幕上形成了明暗相间的条纹。
这些条纹的间距与光的波长、双缝间距以及双缝到屏幕的距离有关。
通过对干涉条纹的观察和测量，我们可以深入了解光的波动性，并能精确计算光的波长等重要参数。
接下来是光的衍射。
光的衍射是指光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播而进入几何阴影区，并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象。
就像水流绕过石头继续流淌一样，光也会绕过障碍物继续传播。
夫琅禾费衍射是一种常见的衍射现象，比如单缝衍射。
当一束平行光通过一个宽度有限的单缝时，在屏幕上会形成中央亮纹宽而明亮，两侧对称分布着一系列强度逐渐减弱的暗纹和亮纹。
衍射现象不仅让我们看到了光的波动性，也在很多光学仪器的设计和应用中起着关键作用。
再说说光的偏振。
光的偏振是指光的振动方向对于传播方向的不对称性。
我们可以把光想象成一根绳子上的波动，正常情况下，这根绳子可以在各个方向上振动，而偏振光就像是这根绳子只能在特定的方向上振动。
偏振光分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
线偏振光的振动方向始终在一个固定的直线方向上，而圆偏振光和椭圆偏振光的振动方向则是不断变化的。
偏振片是一种常用的获取和检测偏振光的器件。
在实际应用中，偏振光有着广泛的用途。
例如，在立体电影中，通过给观众佩戴不同偏振方向的眼镜，让两只眼睛分别看到不同的画面，从而产生立体感。
还有光的波长和频率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
r1 O r2
D
D xk 1 xk d
c n ≥1 f不变 v
介质中
Dn D0 x d d
v c 0 n f nf n
条纹变密
27
讨论⑤ 若在其中一狭缝如S2前放置一折射率为n， 厚度为d 的薄玻璃，干涉条纹有何不同？
S1 S2 r1 O r2 D O’
如绿光λ=5000A，d=0.1mm，D=1m时,Δx=5mm
② Δx∝λ，λ越短，条纹越密。因此紫光的条 纹间距小于红光的条纹间距
24
条纹间距
D x d
d、 D 一定，若 变化，则 x 将怎样变化？
λ=700nm
550nm
400nm
25
讨论③
若光源S偏下，即SS1略大于SS2，干涉条纹有何不同？
相邻明纹与相邻暗纹的间距等距平行。
19
D 5.条纹间距与各量之间的关系 x d
a. x x d x b. d x c. D x D x
6、若用复色光源(白光)，则屏上中央出现白色条 纹，而两侧则出现彩色条纹。 I
11
光程与光程差：
*
*
P
两束光的光程差 同一波线上两点间的光程
nr 2
同一波源发出的波在同 一波线上不同两点振动 的位相差。
n(r2 r1 )
2
不同波源经不同路径 在相遇点引起的两个 振动的位相差。
12
薄透镜不引起附加光程差
光程A1=光程A2=光程A3
38
光的衍射
a
a与相比拟
光直线传播
衍射现象
•衍射：波遇到障碍物时，偏离直线传播的现象。
39
光的衍射现象
‘光线’拐弯了！
?
40
41
干涉与衍射的区别
光的干涉是指有限数目的振动的叠加(如两束光, 三 束光等), 每束光都按几何光学的直线规律传播. 光的衍射是指无限数目(即连续分布的子波源发出的 子波)振动的叠加, 光不再按照几何光学的直线规律 传播
4
结论：
1）两光源或光源的不同部分发出的光为非相干光。
2）一般光源发出的光为复色光。
通常观察到的一束 光是由频率不一定 相同、振动方向各 异、无确定相位关 系的无数各自独立 的波列组成的
普通光源发光
间隙性
随机性
不能相干
5
光的干涉结果
在空间一定范围内形成稳定的光强非均匀分布、 一些区域呈现明暗相间条纹 光的干涉：光波的叠加引起光强度的重新分布
紫 400 k 1.1 红 紫 760 400
（只能取一级 ）
结论：清晰的可见光谱只有一级。
23
讨论
条纹间距
1m 10 mm 10 m 10 nm 10 A
3 6 9 10
0
D xk 1 xk d
(k 1)
①可见光λ=400～760nm，要使肉眼能分辨干涉 现象，D/d应足够大
S
S2的光线比原来多走了 （n-1）L 的光程
干涉图样整体向下移
两列光波到达光屏的光程差：
r2 (n 1)l r1 k; k 0, 1, 2, 干涉加强
真空中的波长
28
思考与讨论 描述杨氏实验在下列情况下条纹的变化 （1）使屏离双缝的间距增大 S （2）两缝的间距增加
2
光的干涉
光的相干条件 1.频率相同
2.振动方向一致
3.有恒定的相位差 补充条件:1.振幅相差不悬殊 2.光程差不能太大
3
普通光源的发光机制:自发辐射
激 发 态
En
1 2
t : 108 ~ 1010 s
P
跃迁 基态
自发辐射
原子能级及发光跃迁
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。
k
即发生重级
注：干涉级次越高重叠越容易发生。
22
例：用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为 d ， 缝面与 屏距离为D，试求能观察到的清晰可见光谱的级次。 解：在400nm ~ 760nm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
k红 (k 1)紫
复色光入射各级明纹宽度不同,但各单色光等间距
21
-3级
3级
-2级
-1级
0级
1级
在屏幕上x处发生重级时，满足：
如 : k 1 紫 k
红 紫
x ( k 1)D / d k ( ) D / d ( k k )D / d
当k
1
xd r2 r1 d sin d tan D
16
杨氏双缝实验
1、双缝干涉的明暗纹条纹
k d x D ( 2k 1) 2 明纹 暗纹 k 0,1,2 k 0,1,2
2、各级明、暗条纹中心的位置为 明纹
D x k d k 0,1,2 k 0,1,2
二、光程差
(n2 r2 n1r1 )
相位差
2
光程差
相位差：
2 (
2
2
r2
1
r1
)
s1 *
r1
r2
P
n1
s 2*
0
2
(n2 r2 n1 r1 )
n2
0
9
光程差
s1 p的光程 r
s 2 p光程 r l nl
光程差 r l nl r n 1l
1
光波的描述 光是电磁波
在人眼视觉范围内波段:400nm-760nm 横波:电场强度矢量磁场强度矢量
E
传播 方向
研究电场强度而不提及磁场强度
B
E E0 cos(t o
2
r)
光振动(光矢量)
物理意义:空间某一点的光振动是指该点的电 场强度的大小和方向随时间变化，不是指介质 中的质点在振动
S 2到A点的几何路程为r,则 解：设 S1、
（1）两光源到 A点的光程差
S1
r e ne r n 1e
e 2 2 n 1 （2）由题意，k 4
S2
n
e
A
n 1e 4
4 e 4.0 10 6 m n1
薄膜干涉
讨论： 2e n sin i 2
2 2
1.等厚干涉：照射到薄膜上是平行光，入射角一定，不同的薄 膜厚度有不同的光程差，有不同的干涉条纹。干涉条纹的每一 条对应薄膜一厚度的干涉。 2.等倾干涉：光源是扩展光源，每一点都可以发出一束近似平 行的光线，以不同的入射角入射薄膜，在反射方向上放一透镜， 每一束平行光会在透镜焦平面上会聚一点。当薄膜厚度一定时， 在透镜焦平面上每一干涉条纹都与一入射角对应。
2
1
3
x
20
7.复色光各级明纹宽度:
-3级
紫光等间距 3级
-2级
-1级
0级
1级
2级
k红 D k紫 D D k 1, x1 (红 紫 ) d d d
红光等间距
k红 D k紫 D 2 D k 2, x 2 (红 紫 ) d d d
未考虑半波损失
n ( AB BC ) n0 AD
P
①
i
A
D
②
i
r
B
C
考虑半波损失：
n
e
'
2
2e n sin i
2 2
2
( k 1,2)
2e n 2 sin 2 i 2
k
ห้องสมุดไป่ตู้
加强
(2k 1)
2
(k 1,2) 减弱 37
S1
r1
p
r2
x
o
d
S2
（3）用两个独立光源，使
其分别通过各个缝. （1）变疏；（2）变密； （3）无干涉条纹
D
应考虑方面：干涉条 纹移动情况，条纹之 间间距的变化情况
x xk 1 xk D d
29
n(r2 r1 )
例：杨氏干涉的应用
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。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？
零级明条纹下移
解：从S1和S2发出的相 干光对应的光程差
S1
r1
r2
(r2 h nh) r1
S2
h
零级条纹的位置应满足光程差为零：
0
30
r2 r1 (n 1)h 0
原来k级明条纹位置满足：
r2 r1 k xd / D
设有介质时零级明条 纹移到原来第k 级处， 必须同时满足：
17
暗纹
D x (2k 1) 2d
杨氏双缝实验
3.讨论
D 明纹位置 xk k D d x k=1：1
d
x0 0 k=0：
零级明纹位于屏幕中 央，只有一条。
暗纹位置 xk (2k 1)
D
2d
其它各级明纹都有两 条，且对称分布。
k=1时： x1 2d
r1 S S1 r2 O D P
中央明纹