大學(xué)物理第三章1楊氏雙縫干涉-文庫(kù)吧
2024-12-29 19:37 本頁(yè)面
【正文】 穩(wěn)定分布的現(xiàn)象 。 光的干涉現(xiàn)象： 當(dāng)兩列 相干光 相遇時(shí) ， 在相遇空間出現(xiàn)明暗穩(wěn)定分布的現(xiàn)象 。 有干涉條件的 ？ 光既然能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 ， 為什么通常用兩個(gè)燈管照明 ， 不會(huì)發(fā)生光的強(qiáng)弱的穩(wěn)定分布呢 ？ 不但如此 ， 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi) ， 使兩個(gè)單色光源 （ 例如兩個(gè)鈉光燈光源 ） 發(fā)的光相遇 ， 也還是觀察不到有明暗穩(wěn)定分布的干涉現(xiàn)象 ， 為什么呢 ？ 這要從光源的發(fā)光機(jī)理說(shuō)起 。 1. 原子的發(fā)光機(jī)理 光源發(fā)光是光源中大量的分子或原子進(jìn)行的 微觀過(guò)程，最基本發(fā)光單元是分子、原子。 原子物理告訴：原子是由原子核和核外電子組成 ， 電子繞核運(yùn)動(dòng) ， 但電子的能量是不連續(xù)的 ， 電子處于一些分立的能量狀態(tài) ， 這些能量稱(chēng)為 能級(jí) ， 如氫原子的能級(jí)圖 ?E3E2E1E eV613 .?eV43.?eV51.?0?E3E2E1E eV613 .?eV43.?eV51.?0能量最低的狀態(tài) 稱(chēng)作 基態(tài) ， 其它能量較高的 狀態(tài)稱(chēng)作 激發(fā)態(tài) 。 一般情況下 ， 原子處于低能級(jí)的激發(fā)態(tài)或基態(tài) ， 由于外界的激勵(lì) ， 如原子的碰撞 ， 外界的輻射等 ， 使得原子處于較高能級(jí)的激發(fā)態(tài) 。 ● ● ● ●● ●處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的 ， 它會(huì)自發(fā)地回到低能級(jí)的激發(fā)態(tài)或基態(tài) ， 這一過(guò)程稱(chēng)作 電子躍遷 ● ?E3E2E1E eV613 .?eV43.?eV51.?0● ● ●在躍遷過(guò)程中 ， 電子向外發(fā)射電磁波 ， 這一電磁波所攜帶的能量就是電子減少的能量 。 當(dāng)發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光范圍內(nèi) ， 就是原子發(fā)光過(guò)程 ——這就是 原子的發(fā)光機(jī)理 hEE /)( 12 ???這一躍遷過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間是很短的 ， 約為 10－ 8 秒 ， ● ●?E3E2E1E eV613 .?eV43.?eV51.?0● ● ● ● hEE /)( 12 ???由上面的敘述 ， 原子每一次發(fā)光所持續(xù)的時(shí)間 ， 是有限的而且很短 ， 同時(shí)所發(fā)射電磁波能量也是 有限的 ， 兩個(gè)能級(jí)之差 ， 所以一個(gè)原子每一次發(fā)光就只能發(fā)出一段長(zhǎng)度有限 ， 頻率一定和振動(dòng)方向一定的光波 這樣一段光波稱(chēng)作一個(gè) 波列 波列 波列長(zhǎng) L = ? c 一個(gè)原子經(jīng)過(guò)一次發(fā)光躍遷后 ， 還可以再次被激發(fā)到較高的能級(jí) ， 因而又可以再次發(fā)光 ， 因此原子發(fā)光都是斷續(xù) 。 上面討論的是一個(gè)原子發(fā)光 。 ?E3E2E1E eV613 .?eV43.?eV51.?0● ● ● ● hEE /)( 12 ???波列 波列長(zhǎng) L = ? c 獨(dú)立 (不同原子發(fā)的光 ) 對(duì)于普通光源 ， 光源內(nèi)有非常多的原子 ， 這些原子的發(fā)光遠(yuǎn)不是同步的 ， 這是因?yàn)樵谶@些光源內(nèi)原子處于激發(fā)態(tài)時(shí) ， 它向低能級(jí)的躍遷完全是自發(fā)的 ， 各原子的各次發(fā)光完全是獨(dú)立的 ， 互不相關(guān)的 。 它們每次何時(shí)發(fā)光是完全不確定的 。 普通光源 也就是各個(gè)原子各次發(fā)光 ， 發(fā)光頻率 、 振動(dòng)方向 、 彼此位相差是不確定的 ， 出現(xiàn)干涉現(xiàn)象的概率太小了 。 獨(dú)立 (同一原子先后發(fā)的光 ) 獨(dú)立 (不同原子發(fā)的光 ) 普通光源 即使同一原子不同次發(fā)光 ， 也不能保證 這些波列的頻率 ， 振動(dòng)方向都相同 ， 而且相位差也不可能保持恒定 ， 因此 ， 也就不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 。 由于原子發(fā)光具有上述特征 ， 所以在光的干涉現(xiàn)象的研究 ， 從實(shí)際到理論 ， 獲得 相干光 就成了最重要的問(wèn)題 . 本章的內(nèi)容 ， 除了利用干涉的一般原理對(duì)光的干涉現(xiàn)象 進(jìn)行分析外 ， 主要就是說(shuō)明獲得相干光的原理和實(shí)際裝置 2. 光干涉的強(qiáng)度分布規(guī)律 光波是電磁波 ， 傳播著的是交變的電磁場(chǎng) ， 即場(chǎng)矢量 E 和 H 的傳播 。 在這兩個(gè)矢量中 ， 對(duì)人的眼睛或感光儀器 （ 如照相底版 、 熱電偶 ） 等 起作用的主要是電場(chǎng)矢量 E， 因此 ， 以后提到光波中的振動(dòng)矢量時(shí) ， 用 E 矢量來(lái)表示 ， 稱(chēng)為 光矢量 或稱(chēng) 電矢量 。 p 1 2 r1 r2 )c o s ( 111101 rktEE ??? ??)
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