第12次课薄膜干涉0110级

1、光光 学学 概概 述述一一.光的机械微粒学说光的机械微粒学说(17世纪世纪-18世纪末世纪末)代表：牛顿代表：牛顿对立面：惠更斯对立面：惠更斯-波动说波动说分歧的焦点：分歧的焦点：光在水中的速度光在水中的速度vv 水水空空气气vv 水水空空气气1850年佛科（年佛科（Foucauld）测定）测定vv 水水空空气气微粒说开始瓦解微粒说开始瓦解二二.光的机械波动说光的机械波动说(19世纪初世纪初-后半世纪后半世纪)二二.光的机械波动说（光的机械波动说（19世纪初世纪初-后半世纪）后半世纪） 英国人托马斯英国人托马斯.杨杨(T.Young)和法国人菲涅尔和法国人菲涅尔(A.T.Fresnel)通过干

2、涉、衍射、偏振等实验证明通过干涉、衍射、偏振等实验证明了光的波动性及光的横波性。了光的波动性及光的横波性。性质：弹性机械波，在机械以太中传播。性质：弹性机械波，在机械以太中传播。三三.光的电磁说（光的电磁说（19世纪的后半期世纪的后半期-）19世纪后半期世纪后半期Maxwell建立电磁理论，提出了建立电磁理论，提出了光的电磁性，光的电磁性，1887年赫兹用实验证实。年赫兹用实验证实。性质：电磁波在电磁以太中传播性质：电磁波在电磁以太中传播四四.光的量子说（光的量子说（20世纪初世纪初-） 电磁波动说在解释电磁波动说在解释“热幅射热幅射”及及“光电效应光电效应”等实验时遇到困难。等实验时遇到困难

3、。 1900年普朗克提出了年普朗克提出了“热幅射量子理论热幅射量子理论”，爱，爱因斯坦提出了光子理论，将光看成一束粒子流因斯坦提出了光子理论，将光看成一束粒子流与电磁波动说相抗衡与电磁波动说相抗衡 二者各自统治着自已的领域二者各自统治着自已的领域。 1924年法国人德布罗意年法国人德布罗意(De.Broglie)大胆提出大胆提出了了“物质波物质波”的概念，尔后薛定谔、海森伯等的概念，尔后薛定谔、海森伯等人创建了量子力学，又将二者统一起来。人创建了量子力学，又将二者统一起来。 光光是一个是一个复杂的客体复杂的客体，它的本性只能通过它的它的本性只能通过它的表现来确定。它的某些方面象波而另一方面象表

4、现来确定。它的某些方面象波而另一方面象微粒（微粒（波粒二象性波粒二象性）。但它既不是经典的波，）。但它既不是经典的波，也不是经典的微粒，也不是二者的混合体。也不是经典的微粒，也不是二者的混合体。“山重水复疑无路，柳暗花明又一村山重水复疑无路，柳暗花明又一村”分类：分类：1）几何光学）几何光学-研究光的直线传播及光学仪器的研究光的直线传播及光学仪器的 制造；制造；2）波动光学）波动光学-研究光的波动性；研究光的波动性；3）量子光学）量子光学-研究光与物质的相互作用。研究光与物质的相互作用。 从从20世纪世纪50年代起，出现了年代起，出现了“相干光学相干光学”、“纤维光学纤维光学”、“全息光学与全

5、息技术全息光学与全息技术”.它是既年轻又古老的科学，也是现代技术的基础它是既年轻又古老的科学，也是现代技术的基础光学的发展仍可用光学的发展仍可用“方兴未方兴未艾艾，前途无量，前途无量”来形来形容容 复习复习 波的干涉波的干涉1. 相干条件相干条件 同频率、同振动方向、相位差恒定同频率、同振动方向、相位差恒定2. 相长与相消干涉条件相长与相消干涉条件 加强加强 2k (21)k 减弱减弱 第第14章章 光的干涉光的干涉14.1 14.1 相干光及其获得相干光及其获得 14.2 14.2 光程光程 光程差光程差14.3 14.3 分割波面法产生的光的干涉分割波面法产生的光的干涉 14.4 14.4

6、 分割振幅法产生的光的干涉分割振幅法产生的光的干涉 14.5 14.5 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪 * * 14.6 14.6 干涉条纹的可见度干涉条纹的可见度 时间相干性与空间相干性时间相干性与空间相干性 14.1 相干光及其获得相干光及其获得一一. .光矢量、光强度光矢量、光强度二二. .光源、热光源的特点光源、热光源的特点三三. .光波的叠加光波的叠加E 相干叠加与非相干叠加相干叠加与非相干叠加四四. .相干光：相干光： 同频率、同振动方向、相位差恒定同频率、同振动方向、相位差恒定 五五. .相干光的获得相干光的获得 1)1)分波阵面法分波阵面法 2)2)分振幅法分振幅法20IE 14

7、.2 光程光程 光程差光程差 一一. .问题的提出问题的提出二二. .光程光程三三. .干涉加强与干涉减弱的条件干涉加强与干涉减弱的条件四四. .透镜的等光程性透镜的等光程性 在光路中引入透镜不产生附加的光程差在光路中引入透镜不产生附加的光程差 k 明明 (1,2,)k 2k 明明(21)k 暗暗(21)2k 暗暗iin r 14.3 分割波面法产生的光的干涉分割波面法产生的光的干涉一一. .杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉 明暗纹位置明暗纹位置二二. . 菲涅尔双面镜菲涅尔双面镜三三. . 洛埃镜实验洛埃镜实验1S2S1r2r xPOD2a0,1,22(21)1,2,(4DkkaxDkka ( (明

8、)明)暗)暗)/(2 )xDa 干涉条纹的间距干涉条纹的间距例例1：双缝干涉中，双缝间距：双缝干涉中，双缝间距d=0.5mm，双缝至双缝至屏的距离为屏的距离为 D=25cm，若光源是由，若光源是由波长波长 为为400nm 和和600nm 的两种单色光组成，则：的两种单色光组成，则：1.干涉条纹间距分别为多少？干涉条纹间距分别为多少？2.距中央明纹多远处两种光线的亮纹第一次重距中央明纹多远处两种光线的亮纹第一次重合，各为第几级？合，各为第几级？ Dxd 解：解：1.2. 第一次第一次 重合重合2211kk 12kk、无公约数无公约数例例2：双缝干涉中，入射光波长为：双缝干涉中，入射光波长为 ，双缝至屏，双缝至屏的距离为的距离为D，在一缝后放一厚为，在一缝后放一厚为b的透明薄膜，的透明薄膜，此时中央明纹处仍为明纹，求该明纹的干涉级此时中央明纹处仍为明纹，求该明纹的干涉级(1)nkb nbb 解：解：(1)nb k S1S2dDXOPx1r2rnbO例例3 3：在杨氏双缝实验中，在杨氏双缝实验中，当作如下调节时，观察屏当作如下调节时，观察屏上的干涉条纹将如何变化上的干涉条纹将如何变化并说明理由并说明理由 1).1).2a 不变，不变，D 减小；减小； 2).2).单色光源单色光源S 变成复色缝光源变成复色缝