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文档简介

大学物理 电子教案,编制者 周卓微,波动光学 1,第五篇 波动光学,光学,几何光学 波动光学 量子光学,用波动理论解释光的干涉、衍射、偏振现象,波动光学:,第21章 光波的干涉,211、 光的干涉,波动方程:,二、光的干涉,1、条件,振动方向相同 频率相同 有恒定的位相差,电场强度的振动,磁场强度的振动,振动方程:,一、光振动:光波是电磁波,三 、获得相干光的方法,1、分波阵面法,杨氏实验 菲涅耳双镜 洛埃镜,双面镜 双棱镜,2、分振幅法 薄膜干涉,等倾干涉 等厚干涉,2、相长、相消的条件:,托马斯.杨,中央明纹,零级暗纹,零级暗纹,一级明纹,一级明纹,一级暗纹,一级暗纹,212分波阵面干涉,一、杨氏实验,平面波,球面波,二、明暗条纹的位置(真空中):,注意:,* O 点处 r = 0 (k=0) 是中央明纹(零 级明纹),*中央明纹两侧出现两条零级暗纹,零 级明纹,1、程差条件,P 点的坐标(距 O 点很近),代入程差条件得:,1、程差条件,2、坐标条件,讨论:,(1)相邻两条明(暗)纹的间距 X=(D d) 条纹间距相等与级数无关,干涉图样是 等间距明暗相间条纹。,(2) X d d , , x 条纹越清晰,(4) =( x.d) D 由此,可测出各种光波的波长,(3)X k 若白光入射,得彩色条纹分布,三、光程、光程差,若图1真空中的 P 点满足 r2 -r1 =k , P 点一定是一亮点,图2有介质时 P 点是否还是亮点呢?,设光在真空中的波长为 ,介质中为 有:,*介质中X长度内波的个数为,* “ n X” 称为光在介质中通过 X 的光程,*显然 ,,占 n X 这么长,它在真空中占多长?,介质中的明暗条件 光程差条件:,三、杨氏实验的又一装置,P点的明暗条件与真空中完全相同,费马原理:从垂直于平行光的任一平面算起,各平行光线到会聚点的光程相等(即透镜不附加光程差)。,光程差 仍有:,四、时间相干性,原子发光是间歇性的,每个波列持续的时间是,各波列位相关系不固定,不同波列相遇不能产生干涉。,普通光源的相干长度:,理论证明,相干长度,可达几百公里,激光的相干长度 :,五、杨氏双缝干涉图形的强度分布,S1 、S2 在P点引起的光振动为,合振动为,可以证明,看出 P 点的强度 I 如何随 角变化(即:随位相变化),注意 1、实际上4I0 就是各级明纹的强度, 2、在狭缝很窄时 (以保证两缝处E10 =E20 =E0 ),3、如果 P 点两振动的振幅不等,则有,中央明纹附近的强度分布如下:(取决于 ),五、洛埃镜,明暗条纹的位置,真空中:,介质中:,将屏移到 A 、 B 处,证实了半波损失的存在,作业 214、5、6、10,决不要 把

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