第9章波动光学01第一节光的干涉02第二节光的衍射目录03第三节光的偏振04第四节物质的旋光性
目 录 01 第一节 光的干涉 02 第二节 光的衍射 03 第三节 光的偏振 04 第四节 物质的旋光性 第9章 波动光学
第9章波动光学学习要求020103掌握熟悉了解1.杨氏双缝干涉、薄膜干涉光的相干条件及光程和光程偏振光的应用。差的概念。的基本原理和公式2.夫琅禾费单缝衍射、光栅衍射的基本原理和公式。3.光的偏振的概念及马吕斯定律
01 02 03 1.杨氏双缝干涉、薄膜干涉 的基本原理和公式； 2.夫琅禾费单缝衍射、光栅 衍射的基本原理和公式。 3.光的偏振的概念及马吕斯 定律。 光的相干条件及光程和光程 差的概念。 偏振光的应用。 第9章 波动光学 掌握 熟悉 了解 学习要求
第章波动光学第一节 光的干涉
第一节 光的干涉 第9 章波动光学
第9章波动光学9.1光的干涉9. 1. 1光的相干性普通光源：·发光的间隙性·发光的随机性独立（不同原子发的光独立（同一原子先后发的光）光波列频率、位相、振动方向等具有随机性。普通光源获得相干光的方法：1分割波振面法杨氏双缝实验2分割振幅法薄膜干涉
第9章 波动光学 9.1 光 的 干 涉 9.1.1 光的相干性 普通光源： 独立(不同原子发的光) · · 独立(同一原子先后发的光) • 发光的间隙性 • 发光的随机性 1 分割波振面法 杨氏双缝实验 2 分割振幅法 薄膜干涉 普通光源获得相干光的方法： 光波列频率、位相、振动方向等具有随机性
第9章波动光学9.1.2光程光程差光程：光波在某一介质中所通过的几何路程r和该介质的折射率n的乘积nr。光程差：光程之差。两束相干光在不同介质中传播时，对干涉起决定作用的不是几何路程和几何路程差，而是光程和光程差。明暗条纹形成的条件是：明条纹A=n,r2-nri=±kak=,1,2,.....,-=(+)k.1..暗条纹2
第9章 波动光学 9.1.2 光程 光程差 光程：光波在某一介质中所通过的几何路程r和该介质的折射率n的乘积nr。 光程差：光程之差。 两束相干光在不同介质中传播时，对干涉起决定作用的不是几何路程和几何路程差，而 是光程和光程差。 明暗条纹形成的条件是： 明条纹 暗条纹 2 2 1 1 Δ = − = n r n r kλ k = 0,1,2, Δ 2 2 1 1 (2 1) 0,1, 2 = − = + = 2, λ n r n r k k
第9章波动光学例：从光源S，和S,发出的同相位的两束相干光波，在与S，和S,等距离的P点相遇，其中一束光波经过空气，而另一束光波还经过长度为l、折射率为n的介质，求两束光波到达P点处的光程差和相位差？解：光程差S =(r-l)+nl -r =(n-1))相位差2元A0=(n-1))
第9章 波动光学 例：从光源S1和S2发出的同相位的两束相干光波，在与S1和S2等距离的P点相遇，其中一 束光波经过空气，而另一束光波还经过长度为l、折射率为n的介质，求两束光波到达P点 处的光程差和相位差？ 解：光程差 δ = − + − = − ( ) ( 1) r l nl r n l 相位差 2 Δ = − ( 1) π φ n l λ
第9章波动光学9. 1. 3杨氏双缝实验1801年，英国物理学家、医生托马斯·杨（ThomasYong）首次成功地进行了光的干涉实验。明暗(a)明暗明暗明暗sing明03元2元元入2元3元dddddd(b)图9-2杨氏双缝干涉实验图9-3杨氏双缝干涉条纹
9.1.3 杨氏双缝实验 第9章 波动光学 1801年，英国物理学家、医生托马斯•杨（Thomas Yong）首次成功地进行了光的干涉实验。 图9-2 杨氏双缝干涉实验 图9-3 杨氏双缝干涉条纹
第9章波动光学由S,和S,发出的光波到P点的光程差为ri=n-ri~dsing=d=DT当=dsin0=±或x=±kDL2k=0,1......时Dd两光波在P点加强，P点处出现明条纹。Da当=d sin =±(2k-1)或 x=±(2k-1)k=1,2,3.....时2d 2两光波在P点消弱，P点处出现暗条纹
第9章 波动光学 由S1和S2发出的光波到P点的光程差为 2 1 = − sin x δ r r d θ d D = = = sin = 0 1 D δ d θ kλ x k λ k d 当 或 ， 时 两光波在P点加强，P点处出现明条纹。 sin (2 1) (2 1) 1 2,3, 2 2 = = − = − = λ D λ δ d θ k x k k d 当 或 ， 时 两光波在P点消弱，P点处出现暗条纹
第9章波动光学D条纹间距Ax=d条纹特点：①屏幕上出现明暗相间的条纹，且对称地分布在中央明条纹两侧②干涉明暗条纹是等间距分布的，要使△x能够用眼睛分辨，必须使D足够大，d足够小，否则干涉条纹密集，难以分辨。③若d，D值给定，则△xα入，波长越大，条纹间距越大。因此红光的条纹间距比紫光的大，当用白光入射时，只有中央明条纹是白色的，其他各级明条纹错开形成由紫到红的彩色条纹。一%，其④若在折射率为n的介质中做杨氏双缝实验，例如，在水中，暗条纹间距变小：△r=中入为真空中的光波波长。③若光源S上移，则改变了S与S2光振动的初相位差，这样使得波程差为0的中央亮条纹位置下移，整个干涉条纹随之下移。同理，若光源S下移，则整个干涉条纹上移
第9章 波动光学 条纹间距 Δ = D x λ d 条纹特点： ① 屏幕上出现明暗相间的条纹，且对称地分布在中央明条纹两侧。 ② 干涉明暗条纹是等间距分布的，要使Δx能够用眼睛分辨，必须使D足够大，d足够小，否则 干涉条纹密集，难以分辨。 ③ 若d、D值给定，则Δx∝λ，波长越大，条纹间距越大。因此红光的条纹间距比紫光的大，当 用白光入射时，只有中央明条纹是白色的，其他各级明条纹错开形成由紫到红的彩色条纹。 ④ 若在折射率为n的介质中做杨氏双缝实验，例如，在水中，暗条纹间距变小：Δx= ，其 中λ0为真空中的光波波长。 ⑤ 若光源S上移，则改变了S1与S2光振动的初相位差，这样使得波程差为0的中央亮条纹位置下 移，整个干涉条纹随之下移。同理，若光源S下移，则整个干涉条纹上移。 D 0 dn
第9章波动光学例：如图所示，在杨氏双缝实验中，已知双缝间的距离为0.60mm，缝和屏幕相距1.50m，若测得相邻明条纹间的距离为1.50mm。（1）求入射光的波长。（2）若以折射率n=1.30，厚度1=0.01mm的透明薄膜遮住其中的一缝，原来的中央明纹处，将变为第几级明条纹？D解：(1)由△x=一入得dSL= rd_ 1.50×10×0.60×x10-3=6.00X10-7（m）=600（nm）D1.5012S2(2)未遮薄膜时，中央明纹处的光程差为8=r1-r2=0，遮上薄膜后，光程差为S=ri-/+nl-r2=(n-1)设此处为第k级明条纹，则k=(n-1)_(L.30-1)×0.01×10-3=526.00×10-7即原来的中央明条纹处将变为第5明条纹
第9章 波动光学 例：如图所示，在杨氏双缝实验中，已知双缝间的距离为0.60mm，缝和屏幕相距1.50m， 若测得相邻明条纹间的距离为1.50mm。（1）求入射光的波长。（2）若以折射率n=1.30， 厚度l=0.01mm的透明薄膜遮住其中的一缝，原来的中央明纹处，将变为第几级明条纹？ (1) Δ = D x λ d 解： 由 得 3 3 Δ 1.50 10 0.60 10 1.50 − − = = xd λ D ＝6.00×10-7（m）=600（nm） (2)未遮薄膜时，中央明纹处的光程差为δ＝r1 -r2=0， 遮上薄膜后，光程差为δ＝r1 -l+nl-r2=(n-1)l 3 7 ( 1) (1.30 1) 0.01 10 5 6.00 10 − − − − = = = n l k λ 即原来的中央明条纹处将变为第5明条纹。 设此处为第k级明条纹，则