第八章波動光學課件

1、 Optics光學光學是研究 光的現(xiàn)象、光的本性 和 光與物質相互作用 的學科， 是物理學的一個重要分科。人類對光的研究已有3000余年的歷史； 20世紀60年代激光問世后，光學有了飛速的發(fā)展，形成了現(xiàn)代光學。光學通常分為以下三部分：幾何光學：波動光學：研究光的電磁性質和傳播規(guī)律，特別是干涉、衍射、偏振的理論和應用。以光的直線傳播規(guī)律為基礎，研究各種光學儀器的理論。量子光學： 以光的量子理論為基礎，研究光與物質相互作用的規(guī)律。 The Realm of OpticsQUANTUM OPTICSELECTROMAGNETIC OPTICSWAVE OPTICSGEOMETRICAL OPTICS

2、第1章 波動光學北極光豐富多彩的干涉現(xiàn)象水膜在白光下白光下的肥皂膜蟬翅在陽光下蜻蜓翅膀在陽光下白光下的油膜肥皂泡玩過嗎?等傾條紋牛頓環(huán)(等厚條紋)測油膜厚度平晶間空氣隙干涉條紋第一節(jié)光源 相干光一. 電磁波1. 電磁波的產生 凡做加速運動的電荷都是電磁波的波源例如：天線中的振蕩電流分子或原子中電荷的振動2. 對電磁波平面簡諧電磁波的性質(1)(2) 電磁波是橫波的描述（平面簡諧波）和傳播速度相同、相位相同(3) 量值上(4) 波速(5) 電磁波具有波的共性 在介質分界面處有反射和折射3. 電磁波的能量密度真空中折射率能流密度dA波的強度 I結論：I 正比于 E02 或 H02, 通常用其相對強

3、度坡印亭矢量表示（坡印亭矢量）二. 光是電磁波光色 波長(nm) 頻率(Hz) 中心波長 (nm) 紅 760622 660 橙 622597 610 黃 597577 570 綠 577492 540 青 492470 480 蘭 470455 460 紫 455400 430 可見光七彩顏色的波長和頻率范圍常用單色光源632.8656.3486.1589.3546.1氦-氖激光器鈉 燈汞 燈氫 燈常用單色光源及波長(nm)三. 光源：能發(fā)射光波的物體。(1) 熱輻射 (2) 電致發(fā)光 (3) 光致發(fā)光 (4) 化學發(fā)光 能級躍遷波列波列長 L = c自發(fā)輻射非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(

4、同一原子先后發(fā)的光).(5) 同步輻射光源 (6) 激光光源 受激輻射自發(fā)輻射E2E1四、光波的疊加1、光波與機械波的區(qū)別(1)、光波是一種波動，它與機械波有相似之處，所以描述波動規(guī)律的惠更斯原理，波的疊加和干涉等基本原理對光波同樣也適用。(2)、與其它波動相比，光波又有其個性，有它自己的特殊規(guī)律：如光波是由空間電磁場之間相互激勵形成的，不像機械波那樣依賴媒質的彈性。又如，光波的振動是指空間各點電場強度和磁場強度隨時間作周期變化，不像機械波那樣指質點離開平衡位置的位移作周期性變化等。(3)、光波是一種電磁波，由于電磁波中各點電場強度和磁場強度的大小和方向之間有確定的關系，而引起視覺反應的主要是電場強度所以我們把電場強度矢量定義為光波中各點的光矢量。由于電磁場中各點的輻射強度（在這里表現(xiàn)為光的亮度），與電場強度的平方成正比，因此在以后討論中，一般用“亮”“暗”來說明光波干涉現(xiàn)象的規(guī)律。波列波列長 L = c非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(同一原子先后發(fā)的光).2、兩獨立的光源產生的光波不能相干一個原子兩次發(fā)光隨機不相干(1)、分子原子發(fā)光的獨立性兩個原子同時發(fā)光也不相干(2)、發(fā)光的斷續(xù)性由上分析可知：(1)、兩獨立光源發(fā)生的