17-1相干光 分波阵面法干涉

第十七章波动光学第十七章波动光学主要内容第一讲：相干光、分波面法干涉第二讲：分振幅法干涉第三讲：单缝衍射第四讲：圆孔衍射、衍射光栅第五讲：光的偏振第一讲：相干光、分波面法干涉本次课内容17-1相干光17-2杨氏双缝干涉实验课本P106--115第17章波动光学一、光波18001099792458.21msc真空中介质中rrrrcu0011介质的折射率ucn17-1光的电磁理论光的相干性“光波是电磁波”光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的是E矢量，称为光矢量。E矢量的振动称为光振动。二、光矢量和光强220AEI在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为：在光学中，通常把平均能流密度称为光强，用I表示。S)2cos(),(2202222rtAtrE)cos(),(11011112rtAtrE1、光的相干性要使两列波在P处产生相干叠加两列波相干的条件：（1）频率相同（2）振动方向相同（3）具有固定的位相差图1两列波的叠加三.光源、相干光源2、普通光源的发光机制光源的最基本发光单元是分子、原子=(E2-E1)/hE1E2辐射跃迁波列长L=c秒810辐射波普通光源：自发辐射•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)结论：两个独立的光源不可能成为一对相干光源原因：原子发光是随机的，间歇性的，两列光波的振动方向不可能一致，周相差不可能恒定。两束光不相干！光源A光源Ba分波前的方法杨氏干涉b分振幅的方法等倾干涉、等厚干涉c分振动面的方法偏振光干涉3、普通光源获得相干光的途径（方法）分波面法分振幅法·原则:同出一源,自身相干pS*pS*薄膜)(211220201rr相位差0201假定)(21122rr)2cos(),(220222rtAtrE)2cos(),(110111rtAtrE图1两列波的叠加四.光程和光程差则：光程表示在相同的时间内光在真空中通过的路程表示两束光的光程差则：δ=n2r2—n1r1定义：光程=nr=cr/u=ct0112202)(2rnrn又因为：=0/n则：即：光程这个概念可将光在介质中走过的路程，折算为光在真空中的路程不同光线通过透镜要改变传播方向，会不会引起附加光程差？ABCabcF即：A、B、C各点到F点的光程都相等？AaF比BbF经过的几何路程长，但BbF在透镜中经过的路程比AaF长，透镜折射率大于1，折算成光程，AaF的光程与BbF的光程相等。使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差。问：结论：答：17-2分波前干涉1、实验装置及现象一、杨氏双缝干涉实验k=+1k=-2k=+2k=0k=-1S1S2S***I干涉条纹特点：(1)明暗相间的条纹对称分布于中心O点两侧；(2)相邻明条纹和相邻暗条纹等间距；2、实验现象分析Dxdddrrtgsin12干涉加强，…2,1,0,,kdDkxkk，干涉减弱2)12(,2)12()12(dDkxkkDdS1S2SDxd1r2rpodDxxxkk1xdD恒定,两相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距。附：若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。（干涉光谱）1k2k1k3k3k2k二其他分波阵面的干涉1、菲涅耳双面镜实验：S1S2S2M1MW'WDdox挡光板C装置：S：光源M1、M2：平面镜2、洛埃镜实验d当屏幕E移至E'处，从S1和S2到L点的光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在。装置：S1：光源ML：平面镜pQ'p'Q1S2SMLD挡光板EE问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第k级明条纹处，其厚度h为多少？h1S2S1r2r例：已知：S2缝上覆盖的介质厚度为h，折射率为n，设入射光的波长为.12)(rnhhr解：从S1和S2发出的相干光所对应的光程差0112hnrr)(当光程差为零时，对应零条纹的位置应满足：所以零级明条纹下移原来k级明条纹位置满足：krr12设有介质时零级明条纹移到原来第k级处，它必须同时满足：0)1(12hnrr1nkh1S2S1r2rh本次课完