级电信波动光学复习课件.pptVIP

波动光学复习,光是电磁波，可见光是能引起人的视觉的那部分电磁波，发射光波的物体称为光源光源的最基本发光单元是分子、原子。,1. 光源,一、基本概念,单色光：具有单一频率的光波称为单色光，复色光：不同频率单色光的混合光称为复色光。,2. 单色光,频率相同 满足下面条件的光 振动方向相同 相位差恒定,3. 相干光,4. 光的干涉现象,当两束以上的相干光在空间相遇，在两波相遇区域，光强有稳定的强弱分布，有些点的振动始终加强，有些点的振动始终减弱的现象。,5. 干涉判据,明纹,暗纹,p,S *,分波面法,分振幅法,p,薄膜,S *,6. 相干光的获得方法,9. 光程,7. 介质的折射率,8. 波长关系,10. 光程差与相位差关系,几何路程x和介质折射率n的乘积称为光程。,相位差和光程差的关系：,光程差：,光程差,若 n1 n2 媒质1 光疏媒质,光在垂直入射（i =0）或者掠入射（i =90）的情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其分界面上反射时将发生半波损失。 折射波无半波损失。,11.半波损失,媒质2 光密媒质,n1,n2,折射波,反射波,入射波,发生附加光程差的条件：,n1 n3 或 n1 n2 n3,反射光有 相位突变，称半波损失，它相当于一个附加光程差：,反射光的相位突变和附加光程差,劈尖：薄膜的两个表面是平面,其间有很小夹角。,12. 劈尖,牛顿环：一束单色平行光垂直照射到此装置上时，所呈现的等厚条纹是一组以接触点O为中心的同心圆环。,(1) 牛顿环实验装置及光路,13. 牛顿环,A,1,2,牛顿环,光在传播过程中,绕过障碍物的边缘而偏离直线传播，而且光强有强弱稳定的分布的现象,称为光的衍射现象。,14. 光的衍射现象,波传到的任何一点都是子波的波源，各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。,解释衍射现象的惠更斯菲涅耳原理,菲涅耳衍射,菲涅耳衍射是指当光源和观察屏，或两者之一离障碍物（衍射屏）的距离为有限远时，所发生的衍射现象。,光源 ,观察屏,衍射屏,菲涅耳衍射,15. 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射,夫琅禾费衍射,夫琅禾费衍射指光源和观察屏离障碍物的距离均为无限远时，所发生的衍射现象。,p,衍射屏,观察屏,光源,夫琅禾费衍射,16. 自然光,光矢量E的振幅在各个方向都相等的光。（它总可以分解在两个相互垂直的两个方向上）。,（要求会图示）,一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。,自然光的表示法：,自然光,（要求会图示）,线偏振光（平面偏振光）,光矢量始终在一个方向振动,线偏振光的表示法：,部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。,部分偏振光的表示法：,部分偏振光,起偏的原理：利用某些材料有二向色性的光学性质。,起偏：从自然光获得偏振光的过程。,起偏器: 使自然光成为线偏振光的装置,18.起偏和检偏,检查某一束光是否是偏振光的过程。,检偏器与起偏器是同一装置，只 是放的位置不同。,偏振片的起偏,非偏振光I0,线偏振光 I,偏振化方向 (透振方向),检偏：用偏振器件分析、检验光的偏振态,二、基本规律,双缝干涉 薄膜干涉 等倾干涉 劈尖干涉、牛吨环干涉 4. 马吕斯定理,1. 双缝干涉,二、基本规律,1. 杨氏双缝实验,相邻两明纹或暗纹的间距：,光波经薄膜两表面反射后相互叠加所形成的干涉现象，称为薄膜干涉。,薄膜干涉可分成等倾干涉和等厚干涉两类。,2. 薄膜干涉,利用薄膜干涉使反射光减小，这样的薄膜称 为增透膜。,增透膜和高反射膜,2. 薄膜干涉,光线以入射角 i 入射薄膜表面时发生干涉。,光程差不附加/2,光程差附加/2,例题 在玻璃表面镀上一层MgF2薄膜，使波长为 =5500 的绿光全部通过。求：膜的厚度。,解一：使反射绿光干涉相消 由反射光干涉相消条件,取k = 0, = 2 n2 e =(2k+1) /2,= 996(),=996,解二: 使透射绿光干涉相长,由透射光干涉加强条件：,取k = 0,问题：此时反射光呈什么颜色？,2n2e=k,1=2n2e=8250,取k=1,2=2n2e/2=4125,取k=2,反射光呈现紫蓝色。,得,由,i,b,a,a,b,A,B,C,当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄膜上，如图所示，两光线 a 和b 的光程差：,当 i 保持不变时，光程差仅与膜的厚度有关，凡厚度相同的地方光程差相同，从而对应同一条干涉条纹-,等厚干涉条纹。,3. 等厚干涉,为此，明纹和暗纹出现的条件为：,实际应用中，通常使光线 垂直入射膜面， 即 ，光程差公式简化为：,：为因为半波损失而生产的附加光程差。,光线垂直入射时,(1) 劈尖,劈尖的干涉公式同上。,第 k 级暗纹处劈尖厚度（有半波损失）,第 k 级明纹处劈尖厚度（有半波损失）,光线垂直入射时,(1) 劈尖,劈尖的干涉公式同上。,第 k 级暗纹处劈尖厚度（有半波损失）,第 k 级明纹处劈尖厚度（有半波损失）,劈尖相邻明(暗)纹厚度差,相邻条纹间距,这里的单位用弧度。,加强,减弱,中心 dk=0,为暗环。,(2) 牛顿环,将凸透镜放在平板玻璃上就会形成牛顿环