光的電磁理論主要內(nèi)容

1、光的電磁理論主要內(nèi)容1光的電磁理論主要內(nèi)容2光的電磁理論主要內(nèi)容3光的電磁理論主要內(nèi)容4rrrrnCCsmCCANmFC,:1099792458. 2,10566370614.1210854187817. 8,118270112000在透明介質中在介質中：在真空中：光的電磁理論主要內(nèi)容5光的電磁理論主要內(nèi)容6HEHES電磁波是橫波E EEH 光的電磁理論主要內(nèi)容7AnmmcmmdmmmmcmdmmAcmmnmcmmA109654327981010101010101010101101010110101光的電磁理論主要內(nèi)容8222221AAIAI光的電磁理論主要內(nèi)容9光的電磁理論主要內(nèi)容10光的電

2、磁理論主要內(nèi)容11221122111221222122222112211221122112122222221111111coscossinsin: ) 1/() 2(cos2) 2() 1 (cossinsincoscos) 2(sinsinsin) 1 (coscoscossinsinsincoscoscossinsincoscoscossinsincoscoscosAAAAtgAAAAAtAtAtAEAAAAAAtAAtAAEEEtAtAtAEtAtAtAE：其中：則：令：sinsincoscoscos光的電磁理論主要內(nèi)容1222112211122122212222211221122112

3、2112122222221111111coscossinsin: ) 1/() 2(cos2) 2() 1 (cossinsincoscos) 2(sinsinsin) 1 (coscoscossinsinsincoscoscossinsincoscoscossinsincoscoscosAAAAtgAAAAAtAtAtAEAAAAAAtAAtAAEEEtAtAtAEtAtAtAE：其中：則：令：sinsincoscoscos光的電磁理論主要內(nèi)容13012212221012212221022cos12cos211dtAAAAdtAAAAdtAAI12cos:if12012coscos1dt12

4、2122212cos2:AAAAAIthen= 常數(shù)，則：光的電磁理論主要內(nèi)容14干涉相長221212221121221cos,3, 2, 1, 0,2AAAAAAIjj干涉相消221212221121221cos,3, 2, 1, 0,12AAAAAAIjj光的電磁理論主要內(nèi)容152cos4cos12cos212221122112212121AAAAAI12AA 光的電磁理論主要內(nèi)容16)(:12tfif 0cos1012dt22212:AAAIthen21212210nAIAnnAI非相干：相干：光的電磁理論主要內(nèi)容17 光的電磁理論主要內(nèi)容18)()(2)()(2coscoscoscos

5、02011122020111222111222221112222211111222111rnrnrcrcrrrtrtrtAErtAEPtAEtAEoooooooooooo相位差：點：振源：光的電磁理論主要內(nèi)容19)()(2)()(2coscoscoscos02011122020111222111222221112222211111222111rnrnrcrcrrrtrtrtAErtAEPtAEtAEoooooooooooo相位差：點：振源：)()rnrn(2)()rcrc(2)()rr(,c,2光的電磁理論主要內(nèi)容20空間角頻率或角波數(shù)2knr rn1 1122rnrn 12rr 121222

6、rrkrr1,21noo)tt ( crcrc121122ctrcnr光的電磁理論主要內(nèi)容212, 1, 0,22:222:1212jjrrthenjrrjif則光的電磁理論主要內(nèi)容222, 1, 0,212:12212:1212jjrrthenjrrjif則光的電磁理論主要內(nèi)容23曲面干涉花樣為雙葉螺旋雙，常量12rr曲面干涉花樣為雙葉螺旋雙，常量12rr光的電磁理論主要內(nèi)容24211211002121,NPN,ssspsssrssdss作：的中點，為令： dssdssrr212112sinsin光的電磁理論主要內(nèi)容2522sin22sin012jryddjdrr)2, 1, 0( ,220

7、jdrjy)2, 1, 0( ,2120jdrjy22001ydrlydryyyjj條紋寬度：即：22001ydrlydryyyjj條紋寬度：即：22001ydrlydryyyjj條紋寬度：即：光的電磁理論主要內(nèi)容26dyry100ry光的電磁理論主要內(nèi)容270102if2cos412221AI光的電磁理論主要內(nèi)容28光源點、線、面、擴展特殊光源：激光生物發(fā)光：螢火蟲物磷氧化化學發(fā)光：“鬼火”腐磷光：夜光表熒光屏熒光光致發(fā)光：日光燈、水銀燈電致發(fā)光：冷光源太陽、白熾燈火爐、蠟燭弧光燈、輻射）熱光源（熱輻射的溫度普通光源光源:光的電磁理論主要內(nèi)容29普通光源：自發(fā)輻射普通光源：自發(fā)輻射獨立獨立（

8、同一原子不同時刻發(fā)的光）（同一原子不同時刻發(fā)的光）獨立獨立 （不同原子同一時刻發(fā)的光）（不同原子同一時刻發(fā)的光） = (E2-E1)/hE1E2自發(fā)輻射躍遷自發(fā)輻射躍遷波列波列波列長波列長 L = t c發(fā)光時間發(fā)光時間t t 10-8s原子發(fā)光：方向不定的振動原子發(fā)光：方向不定的振動 瞬息萬變的初相位瞬息萬變的初相位此起彼伏的間歇振動此起彼伏的間歇振動光的電磁理論主要內(nèi)容30激光光源：受激輻射激光光源：受激輻射E1E2 = (E2-E1)/h 可以實現(xiàn)光放大可以實現(xiàn)光放大;單色性好單色性好;相干性好。相干性好。例如例如:氦氖激光器氦氖激光器; 紅寶石激光器紅寶石激光器; 半導體激光器等等。半

9、導體激光器等等。完全一樣完全一樣（頻率（頻率, 相位相位,振動方向振動方向,傳播方向都相同）傳播方向都相同）光的電磁理論主要內(nèi)容31）易實現(xiàn)、難觀察）（接收器的響應能力（振源一般是相干的機械波是不相干的，而獨立的）通常獨立光源相位差（21光的電磁理論主要內(nèi)容329 . 5311. 17 . 1. b1.109 . 18 . 1. a25 . 14 . 11）分振動面干涉（、等傾干涉、等厚干涉）分振幅干涉（、）分波面干涉（光的電磁理論主要內(nèi)容33pS * *分波面法分波面法分振幅法分振幅法p薄膜薄膜S S * *光的電磁理論主要內(nèi)容34光的電磁理論主要內(nèi)容35楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉光的電磁理論

10、主要內(nèi)容36S1s2sdxr01r2rx0 光的電磁理論主要內(nèi)容37 22221212o2o11122rrrrnrnrn光的電磁理論主要內(nèi)容38cba, 2,1,0212, 2,1,0000、激光器條紋間距：暗紋：亮紋：dryjdrjyjdrjy光的電磁理論主要內(nèi)容39光的電磁理論主要內(nèi)容40）（，sin2sin200rdlrrdryrlry2,2/sin2sin2then)(,:yrlrlrif：激光器作光源光的電磁理論主要內(nèi)容41光的電磁理論主要內(nèi)容42光的電磁理論主要內(nèi)容4320yrd光的電磁理論主要內(nèi)容44sin2sin/ acab光的電磁理論主要內(nèi)容45光的電磁理論主要內(nèi)容46712

11、 rr 插入云母片后，插入云母片后，P 點為點為 0 級級明紋。明紋。012nddrrdPo1r2r1s2s解解2：插入云母片前，：插入云母片前，P 點為點為 7 級級明紋。明紋。6 . 617nd m 500nm)mm(105 . 035 . 7102 . 0yrd330光的電磁理論主要內(nèi)容47條紋便可分辨一般情況模糊不清不可以分辨當清晰條紋反差最大時當, 7 . 0V, 0V,II,1,V,0IIII-IVminmaxminminmaxminmax光的電磁理論主要內(nèi)容48cos1cos2,2)(1)( 22)( 24)()()()(1cos121cos2cos2cos20222121002

12、221210212122121222121222121221221221221221min221max21222112212221VIAAAAIIIAAIIIIIIIAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAvAAIIjAAIIjAAAAAAAAI則：若令：，時，當，時，當在光的電磁理論主要內(nèi)容49cos1cos2,2)(1)(22)(24)()()()(1cos121cos2cos2cos20222121002221210212122121222121222121221221221221221min221max21222112212221VIAAAAIIIAAIIIIIIIAAAAAAAAAA

13、AAAAAAAAAAvAAIIjAAIIjAAAAAAAAI則：若令：，時，當，時，當在光的電磁理論主要內(nèi)容50明條紋寬度極大值位置的范圍極大值位置：drjydrjy00:光的電磁理論主要內(nèi)容51。干涉條紋的最大光程差光源的單色性決定產(chǎn)生相干長度時的干涉級干涉條紋的可見度降為_)(0_2maxjj光的電磁理論主要內(nèi)容522maxLccL20/相干時間光的電磁理論主要內(nèi)容53光的電磁理論主要內(nèi)容54 0222:2:)(222122,)sin(0000002000021000210201012臨界寬度：此時即：，又即：而：Vadraadraradthenifdatgradrdradddarrrrd

14、arrrrdradrr光的電磁理論主要內(nèi)容550222:2:)(222122,)sin(0000002000021000210201012臨界寬度：此時即：，又即：而：Vadraadraradthenifdatgradrdradddarrrrdarrrrdradrr光的電磁理論主要內(nèi)容56雙縫之間最大距離得：由_00max0arddra 雙縫之間最大距離得：由_00max0arddra光的電磁理論主要內(nèi)容57212112p1p22121p112112s1s22121s11cossincos2sinttgsincos2sinsinsiniiiiiiAAiigiiAAiiiiAAiiiiAAps光

15、的電磁理論主要內(nèi)容58光的電磁理論主要內(nèi)容59光的電磁理論主要內(nèi)容60光的電磁理論主要內(nèi)容61光和膜是本類干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的兩個必光和膜是本類干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的兩個必要條件。要條件。光的電磁理論主要內(nèi)容62光的電磁理論主要內(nèi)容63等厚(平面平行)膜產(chǎn)生等傾等傾干涉干涉圓條紋n1n2n3等傾角(平面非平行)膜產(chǎn)生等厚干涉等厚干涉直條紋n1n2n3球面膜產(chǎn)生等厚等厚干涉干涉圓條紋n1n2n3光的電磁理論主要內(nèi)容64光的電磁理論主要內(nèi)容65(n2h)光學厚度h幾何厚度外介質 n1光學膜 n2基底 n3光的電磁理論主要內(nèi)容661.光學介質薄膜Thin-film2.光源 Light3.半反鏡 Beam spli

16、tter4.成像裝置：透鏡Lens或人眼5.接收裝置：屏幕Screen或視網(wǎng)膜通常的實驗中， n3 = n1 ，屬于非過渡膜（光密膜或者光疏膜）情況。光的電磁理論主要內(nèi)容67光的電磁理論主要內(nèi)容682sin22cos2sinsinsin1cos2cos22cos2cos12cos122cos/ )cos1 (2cos2)sinsin,2/(cos/cos12cos/sin2sin2sinsin)(sinsin,)(cos,cos/2nn2nn2/,12212222122122222222222222222222222222212212222222222221111111222121122221

17、11innhihninninnininihnihnihnihniihnihnnniihACtgiiihniihnintgihiACniACnACnACACiiACACBChABhiihBCABACnBCABnbaabaaaba故：而即：則下表面有如果：則上表面有如果：光程差：光的電磁理論主要內(nèi)容692sin22cos2sinsinsin1cos2cos22cos2cos12cos122cos/ )cos1 (2cos2)sinsin,2/(cos/cos12cos/sin2sin2sinsin)(sinsin,)(cos,cos/2nn2nn2/,12212222122122222222222

18、22222222222222221221222222222222111111122212112222111innhihninninnininihnihnihnihniihnihnnniihACtgiiihniihnintgihiACniACnACnACACiiACACBChABhiihBCABACnBCABnbaabaaaba故：而即：則下表面有如果：則上表面有如果：光程差：光的電磁理論主要內(nèi)容70 2)12(2)2(jj和相消干涉由相長干涉 2, 1, 02)2(2) 12(sin2cos212212222jjjinnhihn相消相長 注意： 此即為一個半波損的情況，若有兩次半波損，則結果調

19、換之。光的電磁理論主要內(nèi)容71L fPo rB hn1n1n2 n1i1 i2A CDa2a1Si1i1i1 形狀形狀: 具有相同傾角具有相同傾角 i1 的光線，在膜面上入射點的軌跡是一個圓，的光線，在膜面上入射點的軌跡是一個圓，因此，典型裝置之屏上的等傾條紋，是一系列同心圓環(huán)，圓環(huán)的因此，典型裝置之屏上的等傾條紋，是一系列同心圓環(huán)，圓環(huán)的的半徑：的半徑：r = f tg i1 f sin i1。垂直入射時，垂直入射時，i1=0，r(i1=0)=0, 對對應條紋中心應條紋中心。光的電磁理論主要內(nèi)容72光的電磁理論主要內(nèi)容73i1Pi1fo rhn1n1n2 n1面光源面光源光的電磁理論主要內(nèi)容

20、74光的電磁理論主要內(nèi)容75hiihiiiiiiiiiiiiiiixxxxxhniihiinhjininnhjininn22222222222222222222224262422226422222222212212222122122n2n212121coscos21cos21cos!6!4!21cos!6!4!21cos2coscos,2coscos:)1 ()2()2(2211cossin1j)1 (221cossinj故：即：，以上的各項，則有：略去即：）（級：對于第）（級：對于第光的電磁理論主要內(nèi)容76hiihiiiiiiiiiiiiiiixxxxxhniihiinhjininnhjin

21、inn22222222222222222222224262422226422222222212212222122122n2n212121coscos21cos21cos!6!4!21cos!6!4!21cos2coscos,2coscos:)1()2()2(2211cossin1j)1(221cossinj故：即：，以上的各項，則有：略去即：）（級：對于第）（級：對于第光的電磁理論主要內(nèi)容77光的電磁理論主要內(nèi)容78光的電磁理論主要內(nèi)容79光的電磁理論主要內(nèi)容80光的電磁理論主要內(nèi)容81i1ca1c1c2a2b1b2n1n2n3（n1 n2 n3）結論：在光疏膜等傾干涉圓條紋的外邊緣處，結論：

22、在光疏膜等傾干涉圓條紋的外邊緣處，可以觀察到零級條紋，而中心是有限序的高級可以觀察到零級條紋，而中心是有限序的高級次。零級條紋之外是均勻照明區(qū)。次。零級條紋之外是均勻照明區(qū)。 光的電磁理論主要內(nèi)容82Jmax=5jmin=0 光的電磁理論主要內(nèi)容83有光程差CDCB光的電磁理論主要內(nèi)容84 相消相長即：相消相長亦很小很小，都有半波損122122122122122112212212sin22, 1, 0sin2212122sin22innjhjinnjhjjhnnornninnhCDnBCABn光的電磁理論主要內(nèi)容852, 1,0222121222012221jnjnjhjjhni相消相長）正入

23、射（）（討論：棱的直線條紋，干涉花樣是平行于劈光）（ 2光的電磁理論主要內(nèi)容86光的電磁理論主要內(nèi)容876光的電磁理論主要內(nèi)容88j22nd02n)21(jd02nddd010202ddd01020 xdtansin0 xddd00102光的電磁理論主要內(nèi)容892x)mm(158. 01806062105502x6)mm(104. 052. 1158. 0nx2nx光的電磁理論主要內(nèi)容90光的電磁理論主要內(nèi)容91光的電磁理論主要內(nèi)容92光路圖如下：從單色光源S發(fā)出的平行光束ab，以45的入射角射到背面為半透明表面的平面玻璃板G1 上，該板把入射光束分成強度幾乎相等的反射光束a1 b1和透射光束

24、a2 b2 。這兩束光分別經(jīng)分光板G1和 G2的反射和透射最后經(jīng)測微目鏡會聚于焦點A處發(fā)生干涉。 SppL1aba1b1G1G2L2AFa2b2M2M1M 2F光的電磁理論主要內(nèi)容93（不會聚）條紋、暗、亮（會聚）點、暗、亮條紋、暗、亮干涉條紋等厚干涉，近似直線形不不涉條紋等傾干涉，同心圓形干21122112/,:/,:MMthenMMifMMthenMMif光的電磁理論主要內(nèi)容94光的電磁理論主要內(nèi)容95.干涉條件：2, 1, 021222cos2,1221221jjjihiiMnn相消相長且沒有額外程差是虛的不發(fā)生折射， 光的電磁理論主要內(nèi)容96.基本公式：NhorNh2:2光的電磁理論主

25、要內(nèi)容97 邁克耳孫干涉儀的主要優(yōu)點是它光路的兩臂分的很開，便于在光路中安置被測量的樣品.而且兩束相干光的光程差可由移動一個反射鏡來改變，調節(jié)十分容易，測量結果可以精確到與波長相比擬。所以應用廣泛。它可用于精密測定樣品長度和媒質折射率，研究光譜的精細結構等。現(xiàn)在邁克耳孫干涉儀的各種變型很多，它們在光學儀器制造工作中常用于對平板、棱鏡、反射鏡、透鏡等各種元件作質量檢測。光的電磁理論主要內(nèi)容98.測量國際標準尺“米”的長度 由于激光技術的發(fā)展，在激光技術方面有了很高的精確度。1983年10月20日召開的第17屆國際計量大會決定，“1m是光在真空中在1/299 792 458 s的時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑

26、的長度?！备鶕?jù)這個定義，光速的這個數(shù)值是個確定值，而不再是一個測量值了。光的電磁理論主要內(nèi)容992. 測空氣的折射率SG1G2AM2M1氣壓表打氣皮囊D 使小氣室的氣壓變化P ，從而使氣體的折射率改變n ，（因而光經(jīng)小氣室的光程變化2D n ），引起干涉條紋“吞”或“吐” N條。則有: 2Dn= N n=N /2D 理論證明，在溫度和濕度一定的條件下，當氣壓不太大時，氣體折射率的變化量n與氣壓的變化量P成正比： (n-1)/P= n/P常數(shù) n=1+ (N /2D)(P/P) 光的電磁理論主要內(nèi)容100NhorNh2:2NhorNh2:2光的電磁理論主要內(nèi)容101光的電磁理論主要內(nèi)容102）而

27、依次增加為相位以等差級數(shù)（公差）而依次減小為振幅以等比級數(shù)（公比相位差：、都相等光程差：、2222cos422cos21ihnihn光的電磁理論主要內(nèi)容103度干涉條紋細銳程度的量精細度：愛里函數(shù)：其中：22222142sin142sin14F光的電磁理論主要內(nèi)容104211 1. A 與 的關系： 當=0，2，4時，有 Amax= A0 ； 當=，3，5時，有 Amin= A0 ；11min /max=A2min/A2max=, V 2. A 與 的關系： 0，A 與無關，A 幾乎不變； 1，只有 = 2 j 時，有最大值 Amax ;光的電磁理論主要內(nèi)容105明銳。越大，干涉條紋越清晰大優(yōu)

28、點是：法氏干涉儀較邁氏的最相似；條紋間距、徑向分布很表達式完全相同，兩者的透射光的光程差束干涉；而邁氏是等振幅的雙光遞減的多光束干涉法氏干涉儀是振幅急劇.cba光的電磁理論主要內(nèi)容106主最大值：相位差22max22NA2, 1, 0,22/sin2/sinjjN0A2, 0,/22min最小值：NNjNj光的電磁理論主要內(nèi)容107光的電磁理論主要內(nèi)容108光的電磁理論主要內(nèi)容109thythhthhyh2,2光的電磁理論主要內(nèi)容110平板平板S分束鏡分束鏡 M顯 微顯 微鏡鏡0平凸透鏡平凸透鏡. .光的電磁理論主要內(nèi)容111RrhRrhhhRrRhRhRrRhRr22222222222222即：即：光的電磁理論主要內(nèi)容112暗相消亮相長2122222jjRrh3, 2, 12, 1, 0212jRjrjRjr暗亮即：光的電磁理論主要內(nèi)容113暗相消亮相長21222jjRrh2, 1, 02123, 2, 1jRjrjRjr暗亮即： 光的電磁理論主要內(nèi)容1147:5:3:14:3:2:1光的電磁理論主要內(nèi)容115光的電磁理