2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：楊氏雙縫干涉

楊氏雙縫干涉(Optics)提綱1.了解光學(xué)的發(fā)展歷史及光學(xué)分類3.掌握楊氏雙縫干涉裝置、條紋特點4.掌握光程的概念2.掌握光的相干條件及獲得相干光的途徑1.十七世紀(jì)兩種學(xué)說的爭論（1）光的微粒說可以解釋：光的直線傳播、光的反射、折射不能解釋：光的雙折射現(xiàn)象（2）光的波動說可以解釋：光的干涉、衍射、光的直線傳播、反射、折射及雙折射等現(xiàn)象。光學(xué)發(fā)展簡史“盡管我仰慕牛頓的大名，但我并不因此非得認(rèn)為他是百無一失的。我遺憾地看到他也會弄錯，而他的權(quán)威也許有時甚至阻礙了科學(xué)的進(jìn)步?！保?）托馬斯·楊的雙縫干涉實驗（1801）為波動說提供了有力的證明。（2）菲涅耳采用波動說解釋了偏振光的相干性，并指出光是橫波；（3）19世紀(jì)中期，麥克斯韋由理論得到：光是電磁波，光的傳播無需介質(zhì)。2.波動說的崛起光學(xué)發(fā)展簡史19世紀(jì)末20世紀(jì)初，Albert.Einstein

解釋光電效應(yīng)：光具有量子性（光子）（具有嶄新內(nèi)涵的微粒說）光具有波粒二像性(duality)3.光具有量子性光學(xué)發(fā)展簡史研究各種光現(xiàn)象、光的本性、光與物質(zhì)相互作用的規(guī)律。幾何光學(xué)以光的直線傳播規(guī)律為基礎(chǔ)，研究各種光學(xué)儀器的理論。波動光學(xué)量子光學(xué)研究光的電磁性質(zhì)和傳播規(guī)律，特別是光的干涉、衍射和偏振規(guī)律。以近代量子理論為基礎(chǔ)，研究光與物質(zhì)相互作用的規(guī)律。“粒子”“波”“波粒二象”光學(xué)照相機(jī)鏡頭前有無偏振片的效果對比ABAB量子光學(xué)應(yīng)用一、相干光1.光波疊加原理光波是一種電磁波，振動的是電場強(qiáng)度和；其中能引起人眼視覺和底片感光的是

,故對于在真空中傳播的光或在介質(zhì)中傳播的不太強(qiáng)的光，當(dāng)幾列光波相遇時，其合成光波的光矢量等于各分光波光矢量的矢量和。光的干涉和衍射是光波發(fā)生相干疊加的結(jié)果。磁場a強(qiáng)度通常把

叫做光矢量；若兩束光的光矢量

E

滿足相干條件，則它們是相干光，對應(yīng)的光源叫相干光源。頻率相同、振動方向相同、相位差恒定2.光的相干疊加空間光強(qiáng)分布：一、相干光I02I04I0I0I1=

I2=

I0

兩個普通光源，在它們都能照到的區(qū)域，能觀察到明暗相間的條紋嗎？為什么？討論:3.原子發(fā)光模型原子或分子是物質(zhì)發(fā)光的基元，它們通過能級躍遷所發(fā)射的光是一個個有限長的光波列。由于普通光源中大量原子發(fā)出波列具有獨立、偶然、間歇的特點，很難同時滿足相干條件，故不能構(gòu)成相干光源.激發(fā)態(tài)基態(tài)一、相干光楊氏雙縫干涉薄膜干涉4.如何獲得相干光?