大学物理-Chapter21.doc

第五篇 波动光学 (Wave Optics) ·光学是研究 光的现象、光的本性 和 光与物质相互作用 的学科， 是物理学的一个重要分科。 ·人类对光的研究已有3000余年的历史； ·20世纪60年代激光问世后，光学有了 飞速的发展，形成了现代光学。 ·光学通常分为以下三部分： 几何光学：以光的直线传播规律为基础 研究各种光学仪器的理论。 波动光学：研究光的电磁性质和传播规 律，特别是干涉、衍射、偏振 的理论和应用。 量子光学：以光的量子理论为基础，研究 光与物质相互作用的规律。 ·限于本课教学要求，将只讲授波动光学与 量子光学的有关内容。 第21章 光的干涉 (Interference of light) §21.1 光源的发光特性 一、光源 光源(light source)的最基本发光单元是分子、原子。 1.普通光源：自发辐射 一个原子发光是间歇的 不同原子发光是独立的 独立 指：·前后发光间隔；·频率； ·相位关系； ·振动方向； ·传播方向 2.激光光源：受激辐射 二、普通光源获得相干光的途径 ·分波面法(method of dividing wave front) ·分振幅法(method of dividing amplitude) §21.2 双缝干涉 干涉问题要分析： (1)相干光是谁 (2)波程差(光程差)计算 (3)条纹特点(形状、位置、分布、条数、 移动等) (4)光强公式、光强曲线 一、双缝干涉 双缝干涉 (double slit interference) 装置 单色光入射 D d (d ( 10-4m， D ( m) 1.相干光 相干光(coherent light)：S1、S2发的光。 2.相位差(波程差)计算 ·波程差 ·相位差 3.干涉条纹 (1)条纹位置 ·明纹 ·暗纹 ·每一条纹都对应着一定的波程差(相位 差)(如三级明纹对应的波程差为3() 思考：如D、(不变，而d减小，某级条 纹的位置如何变化？ (2)条纹特点 ·形状：明暗相间的直条纹(平行于缝) ·分布：条纹均匀 分布 条纹间距 可由此测(。 ·级次(order)：中间条纹级次低。 ·白光入射： 0级明纹为 白色 (可用 来定0级位 置)， 其余 明纹为彩色 条纹 ((x ( ()。 思考：第2级条纹开始可能出现重叠， 为什么? 补充：条纹级次 明纹： (k (整数级) 暗纹： ((2k+1)/2 (半整数级) 二、光强公式 光强曲线 1.光强公式 由I = I1 + I2 + 2(I1I2)1/2cos(( 若I1 = I2 = I0 ，则有 其中 2.光强曲线 ·实际明纹都有宽度，双缝干涉的明条纹 不细锐(对观测不利)。 §21.3 其他分波面干涉实验(自学 ) 双面镜、 双棱镜、 洛埃镜 重点搞清洛埃镜(Lloyd mirror)实验 1.如何获得相干光 2.明、暗纹条件 3.干涉条纹特点(形状、间距、级次、 位置分布) 4.洛埃镜实验说明了什么？ §21.4 空间相干性 讨论：光源宽度对干涉条纹衬比度的影响。 一、条纹衬比度(contrast)： 1.衬比度(对比度、反衬度) ·衬比度： V = 0 ( 1 若I1 ( I2， 则Imax ( Imin 有 V 1， 衬比度差。 ·若I1 = I2 ， 则Imin = 0 有 V = 1， 衬比度好 2.衬比度决定于如下因素 (1)振幅比