光学1大学物理.ppt

* 障碍物的小孔成为新的波源 原波阵面 新波阵面 S1 S2 t 时刻 t+Dt 时刻 uDt §11-7 惠更斯原理 惠更斯原理： 媒质中波动传播到达的各点，都可以看作是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波波面的包迹决定了原波动的新的波前。 子波波源 波前 子波 t +?t 时刻波面 · 平面波 · · · · u?t 波传播方向 t 时刻波面 球面波 · · · · · · · · · · · · · · t t + ?t · · · · a 2. 波的衍射 当波在传播过程中遇到障碍物时，其传播方向绕过障碍物发生偏折的现象，称为波的衍射。 波在窄缝的衍射效应 几何光学 量子光学 波动光学 现代光学 光的直线传播定律 光的独立传播定律 光的折射和反射定律 几何光学： 以光的直线传播为基础，研究光在 透明介质中的传播问题。 波动光学： 干涉 衍射 偏振 以光的波动性为基础，研究 光的传播及其规律。 内容： 内容： 光和物质的相互作用规律 量子光学： 以光和物质相互作用时所显示出的粒子性为基础，来研究光的一系列规律。 现代光学： 反映了光学进一步于各个科技领域的紧密结合。 内容： 内容： 激光、全息摄影、光纤维 光学计算机、傅里叶光学 红外技术、遥感、遥测等 两大类光源： 光源： 一、光源 发光的物体 普通光源 激光光源 §12-2 光源 单色光 相干光 光致发光：由光激发引起的发光现象 热光源：利用热能激发的光源 电致发光：由电能直接转换为光能 化学发光：由化学反应引起的发光现象 （如白炽灯、弧光灯等） （气体放电管、半导体发光二极管） （如萤火虫） 普通光源按光的激发分为以下几种： 原子模型 “基态”的电子 “激发态”的电子 光子 1、普通光源：自发辐射 原子能级及发光跃迁 基态 激发态 跃迁 自发辐射 P 2 1 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. 单色光：具有单一频率的光波称为单色光。 谱线宽度 光谱曲线 谱线及其宽度 强度 波长 例：钠黄光（5893埃） 5890埃 5896埃 复色光：不同频率单色光的混合光称为复色光。 2. 激光光源：受激辐射 ? = (E2-E1)/h E1 E2 ? ? ? 二.光的相干性 方向性好 单色性好 高亮度 相干性好 频率相同 振动方向相同 相位差恒定 获得相干光的途径 p S * 分波面法 分振幅法 · p 薄膜 S * 三.光的叠加原理 1. 两列光波的叠加(只讨论电振动) p · · · 1 2 r1 r2 P: ?1 ?2 ? E0 E10 E20 0 光是电磁波 A、 设同一媒质种两列相干光波的波动方程分别为： p · · · s1 s2 r1 r2 由于两列波由同一光束分解出来，因此 ?10= ?20 结论：光干涉问题的关键在于计算波程差。 p · · · s1 s2 r1 r2 P r1 r2 n1 n2 B、初相位为零两束相干光在两种不同媒质中 则相位差为： 式中λ：光在 真空 中的波长 2、光程与光程差 对光干涉起决定作用的不是这两束光的几何路程之差，而是两者的光程差。 结论： P r1 r2 n1 n2 光程： 定义： 光程差： 明纹中心 暗纹 加强 E10+E20 |E10-E20 | 干涉图 * * *