光波及相干條件PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1光波及相干條件光波及相干條件2第十六章 光的干涉第十七章 光的衍射16-1 光源 光的單色性和光的相干性16-2 雙縫干涉16-3 光程和光程差16-4 薄膜干涉17-1 光的衍射現(xiàn)象 惠更斯-菲涅耳原理17-2 單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射17-3 圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辨率17-4 平面衍射光柵第1頁/共11頁3 1718世紀(jì)是光學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要時(shí)期。伽利略、開普勒發(fā)明了天文望遠(yuǎn)鏡，斯涅爾、笛卡兒導(dǎo)出了光的折射定律和反射定律。 對于光的本質(zhì)存在爭論，牛頓支持光的微粒學(xué)說， 它可以說明光的反射和折射規(guī)律，并認(rèn)為光在水中的傳播速度比空氣中的速度大?；莞怪С止獾牟▌?dòng)學(xué)說，它也能解釋光的反射和

2、折射規(guī)律，并能說明雙折射現(xiàn)象，但是認(rèn)為光在水中的傳播速度比空氣中的速度小。 1850年傅科從實(shí)驗(yàn)中測定了光在水中的傳播速度比 空氣中的速度小，法拉第、麥克斯韋證明了光是電磁波 。 愛因斯坦用光量子理論解釋了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。因此光具有波粒二相性。第2頁/共11頁416-1 光波及相干條件s108tctl光波列長度l一、光 波波函數(shù)yAtkxcos()代表一列無限延續(xù)的平面單色光波。普通光源：2 發(fā)光的隨機(jī)性1 發(fā)光的間隙性f；表示光源單色性好壞 稱為準(zhǔn)單色光kfu/第3頁/共11頁5同一種介質(zhì)中光強(qiáng)的相對分布20EI 沿r方向傳播電磁波電場分量表示為 )cos(00trkEE復(fù)數(shù)形式)(00)(t

3、-rkieE,trE或ttrkrEEtrEii)( i0e )(ee),(0其中)( i00e)(rkErE（復(fù)振幅）)( i00e)(rkErE矢量形式發(fā)散球面波)cos(),(00tkrrEtrE光強(qiáng)20200022121EcnEHESI電矢量 的振動(dòng)稱為光振動(dòng)E第4頁/共11頁6二、光程(optical path)真空中l(wèi) 2介質(zhì)中x2由vcfvcn,得n所以nxl 此式表示，光在折射率為n的介質(zhì)中傳播x路程所引起的相位變化,與在真空中傳播nx的路程所引起的相位變化相同。根據(jù)這個(gè)道理，我們把光傳播的路程與所在介質(zhì)折射率的乘積，定義為光程。 一般式iiixnLlx兩式相比得第5頁/共11頁

4、7三、相干條件(coherent condition)1S2SP1E2E1r2r光的獨(dú)立傳播原理 光波疊加原理P點(diǎn)合振動(dòng))()()(2211rErEPE)( i02)( i0102220111eerkrkEEP點(diǎn)光強(qiáng))(*)(*)()()(*)()(2121PEPEPEPEPEPEPI)(cos)()(2)()(0201202201PPEPEPEPE)(cos)()(22121PPEPEIIP點(diǎn)相位差( )()Pk rk r2 21 10201第6頁/共11頁8由光波的疊加而引起光強(qiáng)重新分布的現(xiàn)象，稱為光的干涉。 干涉項(xiàng))(cos)()(20201PPEPE干涉項(xiàng)不為零的疊加，稱為相干疊加相遇

5、處的光強(qiáng)與它們之間的相位差有關(guān)當(dāng)cos 0時(shí) I I1+I2 當(dāng)cos 0時(shí) I I1 + I2 特別是當(dāng) 2（為任意整數(shù)）時(shí)總光強(qiáng)達(dá)最大， (2)時(shí)達(dá)最小。第7頁/共11頁9當(dāng)滿足相干條件后，點(diǎn)的光強(qiáng)決定于干涉項(xiàng)中的 k2 r2k1 r1 因子)(2)(22212112211221122llrnrnrrrkrk光程差12lll在相遇處各點(diǎn)的光強(qiáng)決定于兩列光波到達(dá)該點(diǎn)的光程差。相干條件：頻率相同；存在互相平行的振動(dòng)分量；具有固定的相位關(guān)系。( )()Pk rk r2 21 10201)(cos)()(20201PPEPE2 21 12k rk rl相位差第8頁/共11頁10四、獲得相干光波的方法兩列普通光源發(fā)出的光波不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 利用一定的光學(xué)系統(tǒng)將同一列光波分解為兩部分，讓它們通過不同的路徑后又重新相遇，實(shí)現(xiàn)同一波列自身相干涉的目的。這樣的兩列光波頻率相同，初相位相同，并且可以使它們具有平行的振動(dòng)分量，只是由于經(jīng)歷了不同的路徑而存在一定的光程差，相干條件得到了滿足。(1) 分波前法，又稱分波陣面法。如楊氏雙縫干涉 分解光波的方法