光學課件：1-1光的疊加與干涉

1、第第1章章 光的干涉光的干涉1 1 1 1 光的疊加與干涉光的疊加與干涉一一 光是一種電磁波光是一種電磁波)(cos0urtEE)(cos0urtHH平面電磁波方程平面電磁波方程smc/1031800 真空中的光速真空中的光速可見光的范圍可見光的范圍Hz103 . 4105 . 7:nm760400:1414 光矢量：光矢量： 用用 矢量表示光矢量矢量表示光矢量.實驗表明實驗表明：它在引：它在引起人眼視覺和起人眼視覺和CCD,CMOS及膠片感光上起主要作用及膠片感光上起主要作用.E第第1章章 光的干涉光的干涉1 1 1 1 光的疊加與干涉光的疊加與干涉光學理論光學理論幾何光學幾何光學: （光的

2、成像規(guī)律）（光的成像規(guī)律）物理光學物理光學:（波動光學、量子和現(xiàn)代光學（波動光學、量子和現(xiàn)代光學 ）波動光學波動光學 建立在電磁波理論的基礎(chǔ)上，研究建立在電磁波理論的基礎(chǔ)上，研究光的光的 干涉、衍射、偏振干涉、衍射、偏振的規(guī)律的光學理論的規(guī)律的光學理論.光不僅具有波動性，還具有粒子性（量子光學）光不僅具有波動性，還具有粒子性（量子光學）.光的本質(zhì)是：光的本質(zhì)是：波、粒二象性！波、粒二象性！二二 相干光相干光光源光源普通光源普通光源 熱光源：太陽、白熾燈等熱光源：太陽、白熾燈等.氣體放電光源：日光燈等氣體放電光源：日光燈等.激光光激光光源源 高亮度、單色性、單方向性高亮度、單色性、單方向性.第第

3、1章章 光的干涉光的干涉1 1 1 1 光的疊加與干涉光的疊加與干涉P21s1010:108t 普通光源發(fā)光特普通光源發(fā)光特點點： 原子發(fā)光是斷續(xù)原子發(fā)光是斷續(xù)的，每次發(fā)光形成一的，每次發(fā)光形成一長度有限的波列長度有限的波列, 各各原子各次發(fā)光相互獨原子各次發(fā)光相互獨立，各波列互不相干立，各波列互不相干.1）普通光源的發(fā)光機制）普通光源的發(fā)光機制hE 原子能級及發(fā)光躍遷原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)nE躍遷躍遷自發(fā)輻射自發(fā)輻射 光波波串光波波串第第1章章 光的干涉光的干涉1 1 1 1 光的疊加與干涉光的疊加與干涉2）光的相干性）光的相干性相干條件相干條件：兩束光具有同振動方向、同頻率

4、、：兩束光具有同振動方向、同頻率、 相位差恒定相位差恒定.)cos(2122010220210EEEEE)cos(2122121IIIII合光強合光強若若021IIIr212其中其中)(cos420rIIkrI,402) 12(,0kr則則（普通光源不滿足！普通光源不滿足！為什么？為什么？）第第1章章 光的干涉光的干涉1 1 1 1 光的疊加與干涉光的疊加與干涉答：答： 原子發(fā)光是斷續(xù)的，每次發(fā)光形成原子發(fā)光是斷續(xù)的，每次發(fā)光形成 一長度有限的波列一長度有限的波列. 平均壽命平均壽命s1010:108t 觀察人看到的是觀察人看到的是 具有具有多種頻率多種頻率的、的、此起彼伏此起彼伏振動振動的、

5、的、相位參差不齊相位參差不齊的的大量原子光波疊加大量原子光波疊加的平均結(jié)果的平均結(jié)果.tIdttI01dttIIIIt)cos(121202121）取值變化！在（200結(jié)論：結(jié)論：普通光源不滿足相干條件，為光強疊加普通光源不滿足相干條件，為光強疊加.如何利用如何利用普通光源獲得相干光呢？普通光源獲得相干光呢？第第1章章 光的干涉光的干涉1 1 1 1 光的疊加與干涉光的疊加與干涉3）相干光的產(chǎn)生方法）相干光的產(chǎn)生方法波陣面分割法波陣面分割法*光源光源1s2s振幅分割法振幅分割法第第1章章 光的干涉光的干涉1 1 1 1 光的疊加與干涉光的疊加與干涉4）干涉問題分析研究方法干涉問題分析研究方法: 1、相干性分析相干性分析: 兩光源及光波函數(shù)是否滿足相兩光源及光波函數(shù)是否滿足相 干條件干條件. 據(jù)不同干涉裝置進行計算據(jù)不同干涉裝置進行計算.4、圖象分析圖象分析：明紋，暗紋位置及條紋變化：明紋，暗紋位置及條紋變化.2、光程差分析光程差分析:由由)cos(212