海大理学院教学裸件 大学物理学电子教案 光的干涉（1) 光学绪言 17-1相千光 17-2杨氏双缝干涉
大学物理学电子教案 海大理学院教学课件 光的干涉（1） 光学绪言 17-1 相干光 17-2 杨氏双缝干涉
绪言 光学的研究内容 ·研究光的本性； 光的产生、传输与接收规律 光与物质的相互作用； 二、光的两种学说 光学的应用。 牛顿的微粒说 光是由发光物体发出的遵循力学规律 的粒子流。 惠更斯的波动说 光是机械波，在弹性介质“以 太”中传播
一、光学的研究内容 • 研究光的本性； • 光的产生、传输与接收规律； • 光与物质的相互作用； • 光学的应用。 绪言 二、光的两种学说 牛顿的微粒说 光是由发光物体发出的遵循力学规律 的粒子流。 惠更斯的波动说 光是机械波，在弹性介质“以 太”中传播
三、光的本性 。光的电磁理论 波动性： 干涉、衍射、偏振 光的量子理论 粒子性： 黑体辐射、光电效应、康普顿效应 四、光学的分类 几何光学 以光的直线传播和反射、折射定律为基础，研究光学仪 器成象规律。 物理光学 以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象基本规律。 ·波动光学 一光的波动性：研究光的传输规律及其应用的 学科 量子光学 —光的粒子性：研究光与物质相互作用规律及 其应用的学科
四、光学的分类 • 几何光学 以光的直线传播和反射、折射定律为基础，研究光学仪 器成象规律。 • 物理光学 以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象基本规律。 •波动光学——光的波动性：研究光的传输规律及其应用的 学科 •量子光学——光的粒子性：研究光与物质相互作用规律及 其应用的学科 三、光的本性 • 光的电磁理论——波动性： 干涉、衍射、偏振 • 光的量子理论——粒子性： 黑体辐射、光电效应、康普顿效应
第十七章 波动光学 光的干涉 光的衍射 光的偏振
•光的干涉 •光的衍射 •光的偏振 第十七章 波动光学
§17-1相干光 光波 1.光波的概念： 红外光：>0.76μm 可见光：0.40m与 0.76μm之间 紫外光：<0.40μm 1996.The Exploratorlum : 2.光的颜色 单色光—只含单一波长的光：激光 复色光—不同波长单色光的混合：白光 3.光的速度与折射率： y=c/n
一、光波 1．光波的概念： 红外光：λ>0.76μm 可 见 光 ： 0.40μm 与 0.76μm之间 紫外光：λ<0.40μm §17－1 相干光 2．光的颜色： 单色光——只含单一波长的光：激光 复色光——不同波长单色光的混合：白光 3．光的速度与折射率： v=c/n
光矢量 1.光矢量 电场强度E的振动称为光振动，电场强度称为光矢量。 2.光强 光的平均能流密度，表示单位时间内通过与传播 方向垂直的单位面积的光的能量在一个周期内的 平均值 I=E,2 2.相干条件 ①振动方向相同 三、光的干涉现象 ②振动频率相同 ③相位相同或相位差保持恒定 1.什么是光的干涉现象 3.相干光与相干光源 两束光的相遇区域形成稳 两束满足相干条件的光称为相 定的、有强有弱的光强 干光 分布。 相应的光源称为相干光源
二、光矢量 1．光矢量 电场强度E的振动称为光振动，电场强度称为光矢量。 2．光强 光的平均能流密度，表示单位时间内通过与传播 方向垂直的单位面积的光的能量在一个周期内的 平均值 I=E0 2 三、光的干涉现象 1．什么是光的干涉现象 两束光的相遇区域形成稳 定的、有强有弱的光强 分布。 2．相干条件 ①振动方向相同 ②振动频率相同 ③相位相同或相位差保持恒定 3 ．相干光与相干光源 两束满足相干条件的光称为相 干光 相应的光源称为相干光源
4.明暗条纹条件 。用相位差表示： 明条纹：0F士2km k=0,1,2,.… 暗条纹：4士(2k)π k=1,23,.… ·用波程差表示 根据波程差与相位差的关系02π62 明条纹：δ=士k k=01,2,. 暗条纹：d=士(2k-)2/2 k=1,2,3,.…
4．明暗条纹条件 • 用相位差表示： 明条纹：Δ=±2k k=0,1,2,… 暗条纹：Δ=±(2k-1) k=1,2,3,… • 用波程差表示 根据波程差与相位差的关系 Δ=2δ/λ 明条纹：δ=±kλ k=0,1,2,… 暗条纹：δ=±(2k-1)λ/2 k=1,2,3,…
四、相干光的获得 结论：普通光源发出的光波 不满足相干条件，不是相干 1.普通光源的发光机理 光，不能产生干涉现象。 特点：同一原子发光具有瞬时性 和间歇性、偶然性和随机性，而 不同原子发光具有独立性。 <-1 2.获得相干光源的两种方法 光波列长度：m 原理： 将同一光源上同一点或极小区域发出的一 束光分成两束，让它们经过不同的传播 路径后，再使它们相遇，它们是相干光。 ·方法： 分波阵面法：把光波的阵面分为两部分 分振幅法：利用两个反射面产生两束反射 光
四、相干光的获得 1．普通光源的发光机理 光波列长度：m l 结论：普通光源发出的光波 不满足相干条件，不是相干 光，不能产生干涉现象。 特点：同一原子发光具有瞬时性 和间歇性、偶然性和随机性，而 不同原子发光具有独立性。 2．获得相干光源的两种方法 • 原理： 将同一光源上同一点或极小区域发出的一 束光分成两束，让它们经过不同的传播 路径后，再使它们相遇，它们是相干光。 • 方法： 分波阵面法：把光波的阵面分为两部分 分振幅法：利用两个反射面产生两束反射 光 S 1 S S 2 E
§17·2杨氏双缝干涉、洛埃镜、双镜 、 杨氏双缝干涉 1、杨氏简介 托马斯·杨(Thomas Young) 英国物理学家、医生和考古学家，光的 波动说的奠基人之一 波动光学：杨氏双缝干涉实验 生理光学：三原色原理 材料力学：杨氏弹性模量 考古学：破译古埃及石碑上的文字
§17－2 杨氏双缝干涉、洛埃镜、双镜 一、杨氏双缝干涉 托马斯·杨（Thomas Young） 英国物理学家、医生和考古学家，光的 波动说的奠基人之一 波动光学：杨氏双缝干涉实验 生理光学：三原色原理 材料力学：杨氏弹性模量 考古学 ：破译古埃及石碑上的文字 1、杨氏简介
2、杨氏双缝干涉实验装置 1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个 波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现 象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了 光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础
2、杨氏双缝干涉实验装置 1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个 波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现 象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了 光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础