大學(xué)物理課件光的相干性光程

大學(xué)物理課件光的相干性光程第十一章、

波動(dòng)光學(xué)11-1、光得相干性、光程薄膜干涉規(guī)律--[語(yǔ)音解說(shuō)]1、電磁波譜電磁波譜

可見光得波長(zhǎng)范圍

390nm～760nm

一、光就是一種電磁波電場(chǎng)強(qiáng)度得振動(dòng)方向稱為光得振動(dòng)方向。由于對(duì)人眼和感光器件起光化學(xué)作用得就是電場(chǎng)光波得振動(dòng)方向:2、光波就是特定頻率范圍內(nèi)得電磁波光矢量:光波中得電場(chǎng)強(qiáng)度矢量電場(chǎng)強(qiáng)度矢量得周期性變化光振動(dòng):3、可見光---指真空中波長(zhǎng)為4000~7600?得電磁波。紅橙黃綠青蘭紫光就是橫波介質(zhì)中(透明)真空中光矢量：電場(chǎng)強(qiáng)度各色光在真空中得波長(zhǎng)光得顏色波長(zhǎng)(nm)光得顏色波長(zhǎng)(nm)紅760－620綠580－490橙620－600青-藍(lán)490－450黃600－580紫450－400光色波長(zhǎng)范圍(?)頻率范圍(Hz)紅7600～62203、9×1014～4、7×1014橙6220～59704、7×1014～5、0×1014黃5970～57705、0×1014～5、5×1014綠5770～49205、5×1014～6、3×1014青4920～45006、3×1014～6、7×1014藍(lán)4500～43506、7×1014～6、9×1014紫4350～39006、9×1014～7、7×1014【光得顏色與頻率、波長(zhǎng)對(duì)照表】

光強(qiáng):1、光波得疊加S1S2P式中:干涉項(xiàng)二、光得相干性若恒定，則干涉項(xiàng)：(1)干涉加強(qiáng)(2)干涉減弱如果如果2、相干疊加大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜若在時(shí)間τ內(nèi)等概率地分布在0~2π,則干涉項(xiàng)：如果相干條件相干光源:同一原子得同一次發(fā)光、4、相干條件、相干光源(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動(dòng)方向平行3、非相干疊加普通光源:普通光源得發(fā)光機(jī)制:1、普通光源得發(fā)光機(jī)理除激光源之外得各種發(fā)光物體;其發(fā)光機(jī)制就是自發(fā)輻射處在基態(tài)的電子處在激發(fā)態(tài)的電子原子模型三、普通光源不就是相干光源P21原子能級(jí)及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射波列波列長(zhǎng)L2)隨機(jī)性:1)間歇性:各原子發(fā)光就是斷斷續(xù)續(xù)得,平均發(fā)光時(shí)間

t

約為10-8s,所發(fā)出得就是一段長(zhǎng)為

L=c

t得光波列。每次發(fā)光就是隨機(jī)得,所發(fā)出各波列得振動(dòng)方向和振動(dòng)初相位都不相同。2、普通光源得發(fā)光特點(diǎn)3)獨(dú)立(不同原子發(fā)的光)3、結(jié)論:兩獨(dú)立光源發(fā)出得兩束光不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。普通光源不就是相干光源。

★把同一波列設(shè)法分成兩部分所獲得得兩列光波才就是相干光如何獲得相干光？？？復(fù)制相干光獨(dú)立(同一原子先后發(fā)得光)tS討論

PS*·

P薄膜S*兩束相干光在P點(diǎn)相干疊加四、相干光獲得得方法

①原則:將同一光源同一點(diǎn)發(fā)出得光波列,即某個(gè)原子某次發(fā)出得光波列分成兩束,使其經(jīng)歷不同得路徑之后相遇疊加。②方法:分波面—楊氏雙縫干涉,菲涅耳雙棱鏡,洛埃鏡。分振幅—薄膜干涉(劈尖干涉,牛頓環(huán))。分波面法分振幅法一定時(shí)，若變化，則將怎樣化？1）1、1、楊氏雙縫(分波面法)2）條紋間距與的關(guān)系何？

一定時(shí)，P1、2、菲涅耳雙鏡(分波面法)PM

當(dāng)屏幕P移至B處,從S1

和S2到B點(diǎn)得幾何距離差為零,但就是觀察到暗條紋,驗(yàn)證了反射時(shí)有半波損失存在。1、3、勞埃德鏡(分波面法)2、1、薄膜干涉(分振幅)2、2、空氣劈尖(分振幅)

當(dāng)光在某一媒質(zhì)中(n)傳播、通過(guò)路徑r時(shí),振動(dòng)相位得改變量為定義:若光在折射率為n得介質(zhì)中傳播得幾何距離為r,則光程為

nr。n1r1

n2n3nmr2r3rm……物理意義:光在媒質(zhì)中傳播得路程r等效于相同時(shí)間內(nèi)在真空中能夠傳播nr

得路程。1、光程:五、光程與光程差2、3、牛頓環(huán)(分振輻)②在兩種媒質(zhì)中,兩束光得光程相同時(shí),傳播得時(shí)間也相同。光程:把光在媒質(zhì)中傳播得路程按相位得變化相同或傳播得時(shí)間相同得條件折合成等效真空中得路程。證當(dāng)時(shí)，【例】如圖S1和S2為兩個(gè)相位相同得相干光源,發(fā)出得光經(jīng)過(guò)不同路徑在點(diǎn)P相遇。求兩光束得光程差和相位差。解:

由其光程差引起得相位差為

光程差：為真空中的波長(zhǎng)相位差與光程差的關(guān)系為

：如果光在折射率為n的媒質(zhì)中傳播時(shí)的速度為v，在時(shí)間內(nèi)傳播的路程為r，利用可得光程為可見光程就是媒質(zhì)中傳播得路程折合到真空中同一時(shí)間內(nèi)光傳播得相應(yīng)路程。3、光程得性質(zhì)①在不同媒質(zhì)中,兩列光得光程相同時(shí)其相位變化也相同。證明:設(shè)兩種媒質(zhì)得折射率為n1,n2,傳播得幾何距離分別為r1,r2,則相位得變化量分別為當(dāng)n1r1=n2r2時(shí)，相位變化2、光程差及其與相位差得關(guān)系:

②在兩種媒質(zhì)中,兩束光得光程相同時(shí),傳播得時(shí)間也相同。光程:把光在媒質(zhì)中傳播得路程按相位得變化相同或傳播得時(shí)間相同得條件折合成等效真空中得路程。證當(dāng)時(shí)，【例】如圖所示,S1和S2為兩個(gè)相位相同得相干光源,發(fā)出得光經(jīng)過(guò)不同路徑在點(diǎn)P相遇。兩光束得光程差為由其光程差引起得相位差為

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