南方医科大学《大学物理》李贞姬-ch12-1-lzj.ppt

第十二章第十二章 波动光学波动光学 (Wave Optics)(Wave Optics) 光的衍射（6 - 10） 光的干涉（1 - 5） 光的偏振（1115） 光的干涉（1- 5） 基本要求 1.了解光的相干条件，理解获得相干光的方法； 2.掌握光程，光程差概念，掌握光程差与位相差 的关系和计算方法； 3.掌握双缝干涉和薄膜干涉的基本规律及应用； 4.了解迈克尔逊干涉仪的工作原理和应用。 三棱镜使光色散 12121 1 光源光源 单色光单色光 相干光相干光 1. 光源： 光源的分类 任何发光的物体都可以称为光源. 光谱：使光波中不同频率的光分开，形成光谱. 按光谱分为 线谱光源 连续谱光源 线谱光源 氢原子的巴耳末线系照片 一. 光源（light source） 连续谱光源 普通光源（自发辐射Spontaneous radiationSpontaneous radiation ） 热辐射 电致发光 光致发光 化学发光 例如：太阳，白炽灯. 例如：闪电，霓虹灯，发光二极管等. 例如：日光灯，鳞光物质. 例如：燃烧，磷自燃，萤火虫. 按发光机制分为 普通光源 新型光源 自发辐射发光机理 波列 E2 E1 (1) 光波列长度 (2) 光波列长度与其 单色性关系 由傅立叶分析可知 c 光波单色性 非相干(不同原子发的光) 非相干(同一原子先后发的光) . . 两个灯泡照明,不会产生光强度的 稳定分布 普通光源的发光特点 不同原子的激发和辐射是彼此独立的、随机的、间歇进行的 (3) 光源中各光波列之间关系 激光的特点：高定向性；高单色性；高亮度；高相干性. 新型光源（受激辐射Stimulated radiationStimulated radiation） 激光：基于特定能级间粒子数反转体系的受激辐射. 同步辐射光：同步加速器产生的辐射光. 强度高；方向性好；偏振性好； 稳定性好；波谱宽等. 同步辐射光的特点： 受激辐射 完全一样 ( 频率,位相,振动方向, 传播方向 ) E1 E2 发光的物体称为光源(Light Source)。 人们有时也把反射来自光源的光的被照物体当作次级光源，如月亮、 反射镜等。 光源从发光机制可分为普通光源和激光光源两大类。 1、普通光源 普通光源按光的激发方式又可分为： 热辐射光源、化学/生物光源、气体放电光源等。 2、激光光源 激光是上世纪六十年代初期发展起来的一种新型人造光源。激光是 受激辐射放大的光，常用的激光器按工作物质的不同，有固体激光器、 气体激光器、液体激光器和半导体激光器。激光器的工作方式有连续的 和脉冲的两种。 自从1960年第一台红宝石激光器问世以来，激光科学与技术的发展 非常迅速。激光在机械加工、电子工业、精密测量、军事武器、医学治 疗、通信等方面有广泛的应用，同时还带动了全息光学、傅里叶光学、 非线性光学、激光光谱学和光化学等新型学科的发展。 光源的发光机制 1、普通光源 一个孤立的原子，它的能量只允许处在一系列的分立能级E1、E2、 En上。通常原子总是处在最低的能级E1上。如果在外界作用下，原子吸收了 外界能量跃迁到较高的能级上，结果使该原子处于激发态。然后，原子就会 在没有任何外界作用下，自发地辐射出光子，回到低激发态或基态。辐射出 光子的能量 。这种现象称为自发辐射。普通光源的发光以自发辐射为主 。 普通光源的发光特点 (1)间歇性 原子从高能级到低能级的跃迁过程经历的时间是很短的，约为 s，这也是 一个原子一次发光所持续的时间。一个原子一次发光只能发出一段长度有限 、频率一定、振动方向一定的光波，这一段光波对应一个波列。每个原子或 分子发光都是断断续续的，即有间歇性。 (2)随机性 各个原子的辐射都是自发地、独立地进行的，每个原子或分子先后发出 的不同波列，以及不同原子或分子发射的各个波列，彼此之间在传播方向、 振动方向和初相位上没有确定的关系，完全是无规的。 两个独立光源或同一个光源上的两部分发出的光相叠加时，不可能产生 干涉。 设两列光波相遇，只讨论电振动(光振动)， 光矢量， 二.光波的相干叠加 (superposition principle of light wave) P 1 2 r1 r2 两光波叠加区域P点的光强为 (1) 相长干涉(明纹) (2) 相消干涉(暗纹) 如果 如果 讨论 P 1 2 r1 r2 相干条件:(1)频率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振