8波动光学1

光的干涉光的衍射光的偏振同频率简谐振动的叠加8-1光波及其相干条件光波是电磁波。波长范围390nm到760nm。光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的是电场强度E矢量，称为光矢量。E矢量的振动称为光振动。20EI20EI光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强，用表示。I一、光波的描述方法二、光的叠加性相干条件)cos(),(111011krtEtrE)cos(),(222022krtEtrE两频率相同，光矢量方向相同的光源在p点相遇cos22010220210EEEEEcos22121IIIII)(21212rr2k干涉项cos221IIcos22121IIIII位相差恒定，有干涉现象21II2cos4)cos1(2211III142IIk012I)k(干涉相长干涉相消两列光波满足：(1)频率相同(2)振动方向相同(3)具有固定的位相差三、获得相干光波一般方法光源的最基本发光单元是分子、原子=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长L=0c1.普通光源：自发辐射独立(不同原子发的光)··独立(同一原子先后发的光)•发光的随机性•发光的间隙性秒80102.激光光源：受激辐射=(E2-E1)/hE1E2完全一样(频率,位相,振动方向,传播方向)相干光源两个独立的光源不可能成为一对相干光源原因：原子发光是随机的，间歇性的，两列光波的振动方向不可能一致，位相差不可能恒定。钠光灯A钠光灯B两束光不相干！1分波前的方法杨氏干涉2分振幅的方法等倾干涉、等厚干涉普通光源获得相干光的途径（方法）pS*分波面法分振幅法·p薄膜S*四、光程和光程差1S2S1n1r2r2nP)(2112212rr干涉现象决定于两束相干光的位相差,两束相干光通过不同的介质时，位相差不能单纯由几何路程差决定。c光的波长真空中un介质中光的波长ncunn)(2112212rnrn1S2S1n1r2r2nP)(2112212rrnnctrucnrL121122)(LLrnrn光程差nrL光程光程表示在相同的时间内光在真空中通过的路程光程差)(1122rnrn2若两相干光源是同位相的20,k2)12(k加强（明）…210,,k干涉条件减弱（暗）…210,,k)(2112212rnrn五、透镜的各光线的等光程性ABCabcFA、B、C的位相相同，在F点会聚，互相加强A、B、C各点到F点的光程都相等。AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程，AaF的光程与BbF的光程相等。使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。8-2分波阵面干涉1、实验装置一、杨氏双缝干涉实验S1S2S***k=+1k=-2k=+2k=0k=-1S1S2S***I2、杨氏干涉条纹(Dd)光程差：Dxdddrrtansin12干涉加强明纹位置…210,,,,kdDkxkk21221212dDkxkk)(,)()(S1S2SDxd1r2rpo干涉减弱暗纹位置dDxxxkk1(1)明暗相间的条纹对称分布于中心O点两侧；xdD恒定,干涉条纹特点：(2)相邻明条纹和相邻暗条纹等间距，与干涉级k无关；两相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距。若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。)/(kDxd方法一：Dxd/方法二：(3)D,d一定时，由条纹间距可算出单色光的波长二、菲涅耳双面镜实验实验装置：Dd虚光源、1S2S21SS'WW平行于dDkxdDkx212明条纹中心的位置210,,k屏幕上O点在两个虚光源连线的垂直平分线上，屏幕上明暗条纹中心对O点的偏离x为：暗条纹中心的位置S1S2S2M1MW'WDdox光栏C三、洛埃镜实验1S2SMLdpQ'p'QD光栏EEE当屏幕E移至E'处，从S1和S2到L点的光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在。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？1S2S1r2rh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.12)(rnhhr解：从S1和S2发出的相干光所对应的光程差0112hnrr)(当光程差为零时，对应零条纹的位置应满足：所以零级明条纹下移原来k级明条纹位置满足：krr12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：hnrr)(1121nkh1S2S1r2rh作业光的干涉(一)