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1、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,真空中,介质中,介质的折射率,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,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
2、能流密度 称为光强， 用I表示。,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)/h,E1,E2,辐射跃迁,波列长 L = c,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！,a 分
3、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,p,p,S *,相位差,假定,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： = n2r2n1r1,定义：光程= nr=cr/u=ct,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？,即： A、B、C 各点到 F 点的光程都相等？,AaF 比BbF
4、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,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,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）,二 其他分波阵面的干涉,1、 菲涅耳双面镜实验：,装置：,S：光源 M1、M2 ：平面镜,2、洛埃镜实验,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,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？,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.,解：从S1和S2发出的相干光所对应的光程差,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：,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：,本 次 课 完,