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文檔簡介
1經(jīng)典光學(xué)史大事錄公元前5世紀(jì),墨翟,小孔成像、色差與溫度關(guān)系;
公元前3世紀(jì),Euclid,光的直線傳播和反射定律論述;
光的折射定律(1621,W.Snell,實驗;1637,R.Descartes,理論);
1658,P.Fermat,光傳播中的最短光程原理;
1660,F(xiàn).M.Grimaldi,發(fā)現(xiàn)光的衍射現(xiàn)象;
1666,I.Newton,棱鏡色散;1675,牛頓環(huán)實驗;
1669,E.Bartholinus,方解石雙折射現(xiàn)象;
1690,C.Huygens,《光論》,提出光的波動說;
1704,I.Newton,《光論》,多種光現(xiàn)象的論述(微粒說);
1801,T.Young,光的干涉實驗;1817,T.Young,提出光是橫波;
1808,E.J.Malus,光的偏振;1811,Brewster定律;
1815,J.V.Fraunhofer,光的衍射;A.J.Fresnel,H-F原理;
1821,A.J.Fresnel,光的橫波理論;J.V.Fraunhofer,光柵;
1841,C.F.Gauss,幾何光學(xué)理論;1859,G.R.Kirchhoff,輻射定律;1845,M.Faraday,磁光效應(yīng);1875,J.Kerr,電光效應(yīng);
1849,A.H.Fizeau,測光速;1850,J.B.L.Foucault,水與空氣中光速;
1864,J.C.Maxwell,電磁理論、預(yù)測光是電磁波(1887,Hertz證實).2P21普通光源發(fā)光特點: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,各原子各次發(fā)光相互獨立(電矢量振動方向也雜亂無章),故各波列互不相干。(1)光源的發(fā)光機制原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射1光源(LightSource)[附]:激光激光器發(fā)出的光本身就是單色性很好的相干光。3人眼不能感知光矢量的振動[偏振]方向,但對一定頻段的光的強度I
敏感(主要源于視桿細(xì)胞)。在波動光學(xué)中,通常主要討論光的相對強度,因此對同一頻率的光也常直接把光強定義為:平面電磁波光矢量:在引起人眼視覺和底片感光上起主要作用的是光的電矢量,常稱為光矢量。(2)光是一種電磁波(ElectromagneticWave)4人眼對可見光(visiblelight)的響應(yīng)對光色的分辨源自視錐細(xì)胞(光很暗時,視覺來自視桿細(xì)胞,無色覺).每個人可見的光頻范圍略有不同.5可見光頻率范圍:單色光——只含單一波長的光復(fù)色光——含多種波長的光準(zhǔn)單色光——光波中包含波長范圍很窄的的光可見光波長范圍:400450500550600650750nm紫
藍(lán)
青
綠
黃
橙
紅
[可見光]光譜:真空中的光速:因人而異(理想的單色光不存在)6白光通過三棱鏡時發(fā)生色散形成連續(xù)光譜有些物質(zhì)的光譜是分立的線光譜例:氦(He)的光譜72、相干光的產(chǎn)生波陣面分割法(分波前法)*光源振幅分割法相干光條件:頻率相同、振動方向平行、相位差恒定獲得相干光的二類典型方法:楊氏干涉薄膜干涉動畫演示8獲得相干光的兩類典型方法:兩個獨立的[普通]光源產(chǎn)生的光不容易滿足相干條件。如果把同一光源發(fā)出的同一束光“分成兩部分”,則比較容易獲得相干光。有兩種分法.光遇到介質(zhì)界面時,一部分光被反射,另一部分則透射;如果把透射光再由一界面反射回來,與原來的反射光疊加到一起,這兩反射光將符合相干光條件。薄膜12n1n2n31.
分振幅法(振幅分割法):2.
分波面法(波陣面分割法、分波前法):如果把一束光的同一個波陣面上的兩個面元取出來作為[子]光源,則來自這兩個子光源的光也符合相干光條件。[薄膜干涉,劈尖、牛頓環(huán)、Michaelson干涉儀屬此類][Young雙縫干涉、Lloyd鏡屬此類]93光程(OpticalLength)光在真空中的速度光在介質(zhì)中的速度真空中的波長介質(zhì)的折射率介質(zhì)中的波長10*P*11
波程差(WavePathDifference)
相位差(PhaseDifference)
*P*介質(zhì)中的波長12
物理意義:光程就是光在介質(zhì)中通過的幾何路程按相位差相等折合到真空中的路程.*P*
(1)光程:介質(zhì)折射率與光的幾何路程之積=13(2)光程差
(兩光程之差)光程差*P*相位差14干涉加強
干涉減弱15AB4薄透鏡的等光程性AB焦平面平行光經(jīng)過薄透鏡不引起附加的光程差16二光矢量相疊加:光強:非相干光:相干光:與時間無關(guān)(但有空間分布),可出現(xiàn)干涉條紋分布5光波的疊加(光的干涉現(xiàn)象的原理)17二相干光[經(jīng)不同介質(zhì)、路徑相遇]疊加后,總光強:6光的干涉的一般表達(dá):其中當(dāng)二相干光來自同一光源時,如無界面反射問題,則為二相干光的光程差當(dāng)至少其中一個光路涉及界面反射問題,則必須考慮是否存在半波損失引起的額外相位、相位差。額外光程差:
半波損失:光由光速較大的介質(zhì)射向光速較小的介質(zhì)時,反射光位相突變,即光
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