第十一章波动光学 第十一章 波动光学
第十一章 波动光学
教学基本要求 第十一章波动光学 1.了解光的相干性,掌握双缝干涉、洛埃镜实验和 薄膜干涉现象的产生条件和计算方法。 2.理解惠更斯-菲涅耳原理,掌握单缝衍射、光栅衍 射和X射线衍射现象产生的条件和计算方法。 3.了解光的偏振和物质的旋光现象,掌握马吕斯定 律的应用和物质旋光度的测量方法
1. 了解光的相干性，掌握双缝干涉、洛埃镜实验和 薄膜干涉现象的产生条件和计算方法。 2. 理解惠更斯-菲涅耳原理，掌握单缝衍射、光栅衍 射和X射线衍射现象产生的条件和计算方法。 3. 了解光的偏振和物质的旋光现象，掌握马吕斯定 律的应用和物质旋光度的测量方法。 教学基本要求 第十一章 波动光学
第一节光的干涉 光是一种电磁波 E=E coSO(t 平面电磁波方程 H=H coSO(t 光矢量用E矢量表示光矢量,它在引起人眼视 觉和底片感光上起主要作用 真空中的光速 C 0c0 :400~760nm 可见光的范围 v:75×1014~43×104HLz
一 光是一种电磁波 cos ( ) 0 u r E = E t − cos ( ) 0 u r H = H t − 平面电磁波方程 0 0 1 真空中的光速 c = 可见光的范围 : 7.5 10 ~ 4.3 10 Hz : 400 ~ 760nm 14 14 光矢量 用 矢量表示光矢量, 它在引起人眼视 觉和底片感光上起主要作用 . E 第一节 光的干涉
第一节光的干涉 二相干光 1)普通光源的发光机制, 激发态 △t:108~10s 普通光源发光特 跃迁 自发辐射点:原子发光是断续 基态 的,每次发光形成 原子能级及发光跃迁 长度有限的波列,各 原子各次发光相互独 △E=hv 立,各波列互不相干
P 2 1 二 相干光 : 10 ~10 s −8 −10 t 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 E = h 原子能级及发光跃迁 基态 激 发 态 E n 跃迁 自发辐射 第一节 光的干涉
第一节光的干涉 2)相干光的产生 波阵面分割法 振幅分割法 光源
2）相干光的产生 波阵面分割法 光源* 1 s 2 s 振幅分割法 第一节 光的干涉
第一节光的干涉 杨氏双缝干涉实验 B p s,△F 土k 加强 △r= dsin e=d k=0.12 D(±(2k+1) D 2减弱 明纹 XX k=0,1,2, ±=,(2k+1) 暗纹
2 (2 1) k + 减弱 k = = = D x r d sin d 加强 k = 0,1,2, 2 (2 1) k + d D 暗纹 d D k x = 明纹 k = 0,1,2, 三 杨氏双缝干涉实验 第一节 光的干涉 p 1 s 2 s s x o o B d 1 r 2 r D r
第一节光的干涉 明暗条纹的位置 D ±kx 明纹 k=0,1,2, (2k+1) 暗纹 2 讨论 )白光照射时,出现彩色条纹 D九 2)条纹间距△x= (△k=1) 3)条纹间距△x与dl、D、的关系
讨论 2) 条纹间距 (k =1) d D x = 明暗条纹的位置 1) 白光照射时，出现彩色条纹 2 (2 1) k + d D 暗纹 d D k x = 明纹 k = 0,1,2, 3） 条纹间距 x与d、D、 的关系 第一节 光的干涉
第一节光的干涉 四洛埃镜实验 E 半波损失:光从光速较大的介质射向光速较小的 介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了π,相 当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差, 称为半波损失
四 洛埃镜实验 半波损失 ：光从光速较大的介质射向光速较小的 介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了 ，相 当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差， 称为半波损失. π 1 s E 2 s d D E' L 第一节 光的干涉 M K
第一节光的干涉 例1以单色光照射到相距为02mm的双缝上,双缝与 屏幕的垂直距离为1m (1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离为 75mm求单色光的波长; (2)若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离 解(1)xk=±,k,k=0,1,2, 4=x4-x1=,(k4-k)2 d A14=500nm(2)Mr==n=3.0mm D d(
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1m. (1) 从第一级明 纹 到同侧 的第四级明 纹的距离为 7.5mm,求单色光的波长; (2) 若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离. 解 （1） = k , k = 0, 1, 2, d D xk 1 4 4 1 (k4 k1 ) d D x = x − x = − ( ) 500nm 4 1 1 4 = − = k k x D d （2） = = 3.0mm d D x 第一节 光的干涉
第一节光的干涉 五薄膜干涉 P k加强 41(+02减弱Mn (k=0,1,2,…) 光程差的讨论 波程差△〃=12- i 相位差△=2n4 S2 光程差4=m2-r
Δr = k 加 强 2 (2 1) k + 减 弱 (k = 0,1,2, ) P 1 n 1 n 2 n M1 M2 d L i D C 3 4 E 5 A 1 B 2 n2 n1 五 薄膜干涉 第一节 光的干涉 光程差的讨论 * 1 s P 1 r * 2 s 2 r n r 2 1 光程差 Δ = nr −r λ Δ 2π Δr 相位差 = 波程差 2 1 r = r − r