第12章 波動光學(xué)-1

1、光的干涉量子光學(xué)量子光學(xué)以光的直線傳播性質(zhì)和折射、反射定律為基礎(chǔ)，以光的直線傳播性質(zhì)和折射、反射定律為基礎(chǔ)，研究光在透明介質(zhì)中的傳播規(guī)律研究光在透明介質(zhì)中的傳播規(guī)律根據(jù)光的量子性從微觀過程上研究根據(jù)光的量子性從微觀過程上研究光與物質(zhì)的相互作用光與物質(zhì)的相互作用 光的波動性（干涉、衍射和偏振現(xiàn)象等）1.光的電磁理論2.幾種干涉：楊氏雙縫，薄膜等厚干涉等3.幾種衍射：單縫、光柵衍射等4.光的偏振現(xiàn)象等一光的電磁理論一光的電磁理論1. 1. 光是光是一段頻率范圍內(nèi)的一段頻率范圍內(nèi)的電磁波電磁波nmHz1410光的顏色：光的顏色：單一頻率的光單色光包含多種頻率的光復(fù)色光一束光的頻率范圍 準(zhǔn)單色光dmi

2、nmax2. 2. 光速和波長光速和波長1vrr0010011rrrrcrrnvnnc光在真空中的波長nc1n03. 3. 光矢量光矢量E E：引起人眼視覺和底片感光引起人眼視覺和底片感光二光的相干性二光的相干性1. 1. 干涉現(xiàn)象干涉現(xiàn)象S1S2兩個普通光源之間普通光源不同位置之間普通光源同一位置前后時間2 2 普通光源的發(fā)光機理普通光源的發(fā)光機理間歇性：間歇性：各原子發(fā)光是斷斷續(xù)續(xù)的各原子發(fā)光是斷斷續(xù)續(xù)的。tcL隨機性：隨機性：每次發(fā)光是隨機的，所發(fā)出各波列的每次發(fā)光是隨機的，所發(fā)出各波列的頻率頻率、振動振動方向方向和和振動初相位振動初相位都都不相同不相同。基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) t = t

3、 = 1010-10-10 -10 -10-8 -8 s s分波面與分振幅3. 3. 光程、光程差光程、光程差（重要概念）（重要概念）nrnrnrL0L Lnr光程光程：定義為光在介質(zhì)中的傳播路程：定義為光在介質(zhì)中的傳播路程r r與該介質(zhì)折射率與該介質(zhì)折射率n n的乘積的乘積把介質(zhì)中的路程折算成真空中的路程L=nr介質(zhì)中完整波的數(shù)目換成在真空中的長度S1S2n2n1r1r2P光程差光程差1122rnrnP點的振動是加強還是減弱求兩路徑的光程和光程差)(21212rr k2)12(kk2) 12(k明暗相間，相互平行，關(guān)于中心對稱，等間距的條紋。明暗相間，相互平行，關(guān)于中心對稱，等間距的條紋。1

4、 1 明暗條件與條紋特點明暗條件與條紋特點 C12rrk2)12(k,.)2 , 1 , 0( k,.)2 , 1( k加強，明紋加強，明紋減弱，暗紋減弱，暗紋Dd Dxtansinsin12drrDxddrrsin12k2) 12(k,.)2 , 1 , 0( k,.)2, 1(k明紋明紋暗紋暗紋1122rnrn12rr )1(12 nn暗明), 2, 1(2) 12(), 2, 1, 0(kDdkkDdkx1 1）P P點的明暗條件點的明暗條件 Cx明/暗紋中心的位置k明/暗紋的級數(shù)=0=0沒有沒有0 0級暗紋級暗紋2 2）相鄰明（暗）條紋間距）相鄰明（暗）條紋間距 Ddxxxkk1xDd

5、x如何測波長？dDx測相鄰兩條？測亮紋暗紋？如何減小誤差？若使用白光光源?2k1k3k2k1k3k1、在屏幕上、在屏幕上x=0處各種波長的光處各種波長的光 均為均為零，即各種波長的零級條紋發(fā)生重疊，零，即各種波長的零級條紋發(fā)生重疊，形成白色明紋。形成白色明紋。3、不同波長的光相鄰條、不同波長的光相鄰條紋間距不同紋間距不同2、同一級次的各色條紋中，波、同一級次的各色條紋中，波長短的距中心較近，反之則較長短的距中心較近，反之則較遠。明紋位置遠。明紋位置dDkx隨著級數(shù)的增加，隨著級數(shù)的增加，不同級的條紋會不同級的條紋會重疊重疊dDx 解：解： enDdxenrrerner) 1() 1()(1212（1 1）光屏上任一點）光屏上任一點P P到兩光源的光程差到兩光源的光程差零級明條紋：零級明條紋：楊氏雙縫干涉實驗（復(fù)習(xí)要點）實驗裝置和條件：實驗現(xiàn)象和結(jié)果：k2)12(k,.)2, 1 ,0(k,.)