1、1,波 動 光 學(xué) （一）,2,幾何光學(xué)： 光的直線傳播（反射、折射）。,物理光學(xué)（波動光學(xué)）： 干涉、衍射、偏振等波動現(xiàn)象。主 要以可見光為主(l : 4.0 7.610 -7 m ),量子光學(xué)： 光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等粒子現(xiàn)象,光 學(xué):,3,一、光矢量,光波是一種電磁波。產(chǎn)生感光作用與生理作用的主要是電場強度 E，所以稱E 矢量為光矢量。,二、光的相干性,1. 相干性：,2. 相干條件：即波的相干條件。,3. 普通光源：為非相干光源。,第一節(jié) 光的相干性,4,1. 分波面法： （同一波面上的子波）,楊氏雙縫、勞 埃德鏡（證實了半 波損失的事實）等。,S,S1,S2,同出一點 一分為二 各行

2、其路 合二為一,三、獲得相干光的基本方法,5,2. 分振幅法：（反射、折射）薄膜、劈尖、牛頓環(huán)等。,3. 相干條件的補充： （1）兩振幅相差不能太大； （2）兩列光的光程差不能太大。,相干長度,6,一、楊氏雙縫干涉 1、實驗裝置,第二節(jié) 雙縫干涉,7,2、干涉加強、減弱的條件,8,楊氏雙縫干涉,9,明暗相間直條紋對稱分布在中央明紋兩側(cè) 條紋等間距（相鄰兩明紋或暗紋之間）,用白色光源時，中央條紋為白色，其它各 級形成彩色條紋分布。,3、條紋特征,10,白光入射的楊氏雙縫干涉照片,紅光入射的楊氏雙縫干涉照片,11,二、勞埃德鏡實驗,勞埃德實驗證實了半波損失的事實。,12,例1：以單色光照射到相距

3、0.2 mm 的雙縫上,雙縫與屏的垂直距離為 1m .,)從第一級明紋到同側(cè)第四級明紋的間距為7.5mm，求單色光的； )若600 nm,求相鄰x明？,解：,13,例2 楊氏實驗裝置中光源波長 = 640nm,兩縫間距 a =0.4 mm，光屏離狹縫距離為50 cm ,試求:(1)兩個第三級明紋中間的距離；,(2)若屏上P點離中央明紋的中心距離x =0.1mm,則從雙縫發(fā)出的兩束光傳到屏上P點的位相差？,解：,14,豐富多彩的干涉現(xiàn)象,水膜在白光下,白光下的肥皂膜,15,蟬翅在陽光下,蜻蜓翅膀在陽光下,白光下的油膜,肥皂泡玩過嗎?,16,等傾條紋,牛頓環(huán)(等厚條紋),測油膜厚度,平晶間空氣隙干

4、涉條紋,17,一、光程與光程差,第三節(jié) 薄膜干涉,在介質(zhì)中傳播的波長，折 算成真空中波長的關(guān)系。,設(shè)光在介質(zhì)中傳播的幾何路程 r 所需時間t ,則,數(shù)值等于在相同的時間內(nèi)光在真空中通過的路程 光程將光在介質(zhì)中傳播的距離折成真空中的長度,光程,光程：,18,兩光程之差 叫做光程差,光程差:,真空中,媒質(zhì)中（折射率n）,相位差:(1=2),19,干涉加強與減弱的條件：,條件取決于光程差而非幾何路程差,20,用透鏡或透鏡組成的光學(xué) 儀器觀測干涉時，觀測儀 器不會帶來附加的光程差。,二、薄透鏡成像的等光程性,等光程性,21,練習(xí) 在雙縫裝置中，用一很薄的云母片 （n=1.58）覆蓋其中的一狹縫,這時屏

5、幕上的第七級明條紋恰好移到屏幕中央原零級明條紋的位置.如果入射光的波長為5.510-7m，則云母片的厚度應(yīng)為多少？,解：,22,三、薄膜干涉,由折射定律 n1sin i = n2sin r,1、光程差的計算：（n 2 n 1）,23,2、干涉條件：,24,反射光的干涉與透射光的干涉是互補的。,透射光干涉: (n2n1),3、討論:,當(dāng)e、n1、n2、 一定時,同一條干涉條紋上各點對應(yīng)入射線的入射角相同，這種干涉稱為等傾干涉。,25,當(dāng)光線垂直入射時，（i = 0）,26,由反射光加強條件,四、增透膜與增反膜,由透射光加強條件,增反膜,增透膜（垂直入射）,27,例3 空氣中的水平肥皂膜厚度e =

6、 0.32m, 折射率 n2 =1.33，如果白光垂直照射時，肥 皂膜呈現(xiàn)什么顏色？,解：,28,例4 為了增加照相機鏡頭的透射光強度， 往往在鏡頭上（n3=1.52)鍍一層MgF2薄膜 (n21.38）,使對人眼和底片最敏感的 5.510-7m的光反射最小,求膜的最小厚度。,解：,29,2、干涉條件,i = 0，垂直入射，n2 n1。,l,k = (0),1, 2, 3, . 。,n 1,n 1,n 2,1、實驗裝置,形成與棱邊平行的干涉條紋,一、劈尖,第四節(jié) 劈尖 牛頓環(huán),30,劈尖干涉動畫,31,等厚干涉：劈尖厚度相同的地方光 程差相同。,若是空氣劈尖，n2 = 1。,3、條紋特征,證明

7、了“半波損失”的存在。,（對空氣劈尖）棱邊處是暗條紋，,32,相鄰兩條紋對應(yīng)的薄膜厚度差：,De = ek+1 - ek,空氣劈尖 n=1,q 很小,條紋間距：,33,劈尖條紋變化,34,條紋間隔數(shù)：,條紋的位置是以條紋的中心線算起； 條紋間隔數(shù)n與條紋數(shù)m的關(guān)系:m=n+1 n整數(shù)，兩邊條紋一致； n大于0.5的小數(shù)，兩邊條紋不同,35,二、牛頓環(huán),36,37,第五節(jié) 邁克耳孫干涉儀,38,例5 有一劈尖，折射率n =1.4 ,劈尖夾角 =10-4 rad，可測得兩相鄰明條紋間距離為 l=0.25cm,試求：1）此單色光在空氣中的；,2)若劈尖長L=3.5cm,共出現(xiàn)幾條明、暗紋?,因棱邊為

8、暗紋, n+1=15(暗紋)； n=14(明紋）.,解：,39,例5 有一劈尖，折射率n =1.4 ,劈尖夾角 =10-4 rad，可測得兩相鄰明條紋間距離為 l=0.25cm,試求：1）此單色光在空氣中的；,2)若劈尖長L=3.5cm,共出現(xiàn)幾條明、暗紋?,解：2）,方法二,因棱邊為暗紋，用,結(jié)論：暗紋15條，明紋14條.,40,各種發(fā)光過程的共同特點：物質(zhì)發(fā)光的基本單元分子、原子等從具有較高能量的激發(fā)態(tài)向具有較低能量的狀態(tài)（基態(tài)或低激發(fā)態(tài)）躍遷時，發(fā)射的一個電磁波波列,光源-發(fā)光的物體,太陽，白熾燈,閃電,日光燈,夜光表,燃燒,發(fā)光方式,光波列長度,下頁,41,普通光源,2 發(fā)光的隨機性,1 發(fā)光的