波動光學-李中軍版課件 1 干涉波 相干波

4000?紫7600?紅惠更斯-菲涅耳原理應用于光波波的疊加原理光的電磁理論光的干涉光的衍射光的偏振*傅里葉光學簡介光的橫波性應用于光波重點：（1）惠更斯－菲涅耳原理（2）光程、光程差，相干條件（3）楊氏干涉，劈尖，牛頓環(huán)（4）單縫的夫瑯和夫衍射，光學儀器分辨本領，光柵衍射（5）起偏、檢偏，馬呂斯定律，布儒斯特定律難點：（1）光源發(fā)光機理、相干光的獲得（2）光的衍射，光的雙折射（3）光場的時間相干性、空間相干性一、光學的研究對象

研究光的本性、光的產生、傳播、光與物質的相互作用，以及光在科學研究和技術中各種應用的科學。二、光學發(fā)展簡史1、經典光學階段（1）17世紀牛頓為代表的光的微粒說和惠更斯為代表的光的波動說的并立與論爭（2）光的波動說初步確立時期楊氏，菲涅耳，阿喇果光學史上富有戲劇性的一幕是光微粒說的擁護者拉普拉斯和畢奧提出將光的衍射問題作為1818年巴黎科學院懸獎征文的題目，期望對這個題目的論述最終使微粒說取得勝利，但結果事與愿違，獎金授給了以波動理論為其論述基礎的菲涅耳特別令人印象深刻的是泊松研究菲涅耳論文推出一個結論，不透光圓屏衍射陰影中心應該出現(xiàn)一個亮斑，本來把它當菲涅耳論點謬誤的證據(jù)提出來的，但阿喇果做了相應的實驗，證實了這一論斷的正確性（3）認為光是一種“以太”的彈性機械波向認識到光是一種電磁波的轉變時期麥克斯韋的光的電磁波理論洛侖茲的經典電子論2、現(xiàn)代光學時期理論基礎：量子電動力學激光三、光學現(xiàn)象的分類和應用1、幾何光學服從經典力學規(guī)律設計各種光學儀器2、物理光學波動光學－精密測量，分光儀器進行光譜分析研究物質結構，化學分析，星體信息等波動光學，量子光學，激光非線性光學傅里葉光學§17－1光源相干光

廣義：電磁波狹義：可見光，電磁波中的狹窄波段1.光

一、光的電磁本質光波：交變電磁場在空間傳播平面電磁波方程

真空中的光速可見光的范圍

光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼視覺和底片感光上起主要作用.2、光與機械波相干性比較相同：

相干條件振動方向相同頻率相同相位差恒定

光強分布：干涉項相長相消

相長相消二、光源(1)熱輻射自發(fā)輻射(5)同步輻射光源(6)激光光源受激輻射普通光源激光光源熱光源

—冷光源

(2)電致發(fā)光(3)光致發(fā)光(4)化學發(fā)光1.光源的分類

2.光源的發(fā)光機理

（1）普通光源的發(fā)光機理

例：氫原子光譜巴爾末系（可見光）……n12345E1=-13.6eVE2E3E4波列波列長L=

c發(fā)光時間

：間歇性

隨機性

II0I0/2

譜線寬度發(fā)光特點：

自然展寬

非相干性

獨立（同一原子不同時刻發(fā)的光）獨立（不同原子同一時刻發(fā)的光)··兩普通光源或同一光源的不同部分是不相干的不同原子發(fā)光、或同一原子各次發(fā)光頻率振動方向初相具有隨機性難以滿足相干條件受激輻射頻率相位偏振態(tài)傳播方向完全相同E2E1h

h

h

（2）激光光源的發(fā)光機理

二、相干光的獲得思路：將同一點光源、某一時刻發(fā)出的光分成兩束，再引導其相遇疊加

分波陣面法將同一波面上兩