【正文】 處在基態(tài)的電子 處在激發(fā)態(tài)的電子 原子模型 h?P 2 1 s10~10: 108 ??? t普通光源的發(fā)光機(jī)制 原子能級(jí)及發(fā)光躍遷 基態(tài) 激發(fā)態(tài) nE躍遷 自發(fā)輻射 波列 波列長(zhǎng) L 隨機(jī)性： 間歇性： 各原子發(fā)光是斷斷續(xù) 續(xù)的，平均發(fā)光時(shí)間 ?t 約為 108 s，所發(fā)出的是一段長(zhǎng)為 L =c?t 的光波列。電磁波譜 nm/Hz/Hz/m/可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍： 400 nm～ 760 nm 電場(chǎng)強(qiáng)度的振動(dòng)方向稱為光的振動(dòng)方向。 1865年，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋從他的電磁場(chǎng)理論預(yù)言了電磁波的存在，并認(rèn)為光就是一種 電磁波 。 1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯 一、 光的本性 第三篇 波 動(dòng) 光 學(xué) 牛頓的微粒說(shuō)： 光是由光源發(fā)出的微粒流。 惠更斯的波動(dòng)說(shuō)： 光是一種波動(dòng)。楊首先利用雙縫實(shí)驗(yàn)觀察到了光的干涉條紋，從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了光的波動(dòng)性。 電磁波是橫波： EH、 的 振 動(dòng) 方 向 與 傳 播 方 向 垂 直 。 由于對(duì)人眼和感光器件起光化學(xué)作用的是電場(chǎng) 光波的振動(dòng)方向： c o s ( )m zE E t u???光 波 的 振 動(dòng) 方 程c os ( )c os ( )mmzE E tuzH H tu??????光波是特定頻率范圍內(nèi)的電磁波 光矢量： 光波中的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量 電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的周期性變化 光振動(dòng)： 光波的相干條件： 兩列光波頻率相同，振動(dòng)方向相同，光 波源的相位差 恒定。 每次發(fā)光是隨機(jī)的，所發(fā)出各波列的振動(dòng)方向 和振動(dòng)初相位都不相同。 p * 分波陣面法 s 1s2s由狹縫 S發(fā)出的同一波陣面的 光同時(shí)到達(dá)狹縫 1和 2， 1和 2 相當(dāng)于兩個(gè)子波源。 波陣面：等相面 惠更斯原理（惠更斯作圖法 ) 狹縫：理論上無(wú)限小 空間相干性 1 1 10 1c o s( )S E E t????P 光 振合 成 光 在 點(diǎn) 的 動(dòng) 方 程 為 ：2 2 20 2c os( )S E E t????12PPE E E??第十章 光的干涉 1S2S1r2rP同頻率、同振動(dòng)方向兩列光波 P兩 列 光 波 單 獨(dú) 存 在 時(shí) 引 起 點(diǎn) 的 光 振 動(dòng) 方 程 為 ：1 0 111 co 2)s(PEtrE ? ??? ???2 0 222 c o )2s(PEtrE ? ??? ???21 0 2 0 211 2c o s ( ) c o 2s ( )rrE t E t??? ? ?? ? ?? ? ? ??? 干涉的光強(qiáng)分布 其中 220 1 0 2 0 1 0 2 02 c o sE E E E E ?? ? ? ?0 c o s ( )Et ????P 光 振合 成 光 在 點(diǎn) 的 動(dòng) 方 程 為 ：1 0 221 2 01c o s ( ) c o s (2 )2E E t r Et r? ? ? ?? ?? ?? ? ??? ?P點(diǎn)的光強(qiáng)度 I： 20IE正 比 于????? c o s2 202222021020 EEEEE c o s 2 2121 ?????? IIIII12rr?? ? ??? ? ?212 （ ) ＋ （ ）P點(diǎn)的光強(qiáng)度 I： c o s 2 2121 ?????? IIIII1 2 1 20011 ( 2 c o s )I d t I I I II dt???? ?? ? ? ? ???平均光強(qiáng)： 2 01 1 21 c o s2 II dtII ? ??? ??? ?0 ~ 2? ? ??在 時(shí) 間 內(nèi) ， 平 等 地 經(jīng) 歷 的 所 有 可 能 取 值12rr?? ? ??? ? ?212 （ ) ＋ （ ）（ 1）非相干光 0 c os 0dt? ????12 I I I??這 種 合 光 強(qiáng) 等 于 分 別照 射 的 光 強(qiáng) 之 和 的 光束 疊 加 稱 為 非 相 干 疊 加（ 2）相干光 平均光強(qiáng)： 2 01 1 21 c o2 s I I I dtII ? ???? ?? ?12rr?? ? ??? ? ?212 （ ) ＋ （ ）1 2 1 2 c os2I I I I I ?? ? ? ?2121m ax 2 IIIIII ????▲ ,2 ?? k??? ( k = 0,1,2,3… ) 2121m i n 2 IIIIII ????▲ ,)12( ?? ???? k ( k = 0,1,2,3… ) P點(diǎn)光強(qiáng)度： 干涉相長(zhǎng)（亮） 干涉相消（暗） 21 II ?I Imax Imin o ?? 2? 2? 4? 4? 光 強(qiáng) 隨 相 位 差 疊 加 圖 ：21 II ?I o ?? 2? 2? 4? 4? 4I1 m a x m inII如 果 要 觀 測(cè) 到 干 涉 條 紋 ， 還 要 看 與 的 對(duì) 比 度 ：定義 : 0 ~ 1V 條 紋 明 暗 對(duì) 比 度 。1 2 1 2 c os2I I I I I ?? ? ? ?10. 1楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 設(shè)兩列光波的波動(dòng)方程分別為： 1 0 111 co 2)s(PEtrE ? ??? ???2 0 222 c o )2s(PEtrE ? ??? ???12rr?? ? ??? ? ?212 （ ) ＋ （ ）? ?221kk??? ? ?? ? ? ?ππ時(shí) 干 涉 相 長(zhǎng)干 涉 相 消因?yàn)? 21 ?? ?2121 ( 2 1 ) 2r r kr r k????? ? ? ?? ? ? ?干 涉 相 長(zhǎng)＋ 干 涉 相 消oo?B實(shí) 驗(yàn) 裝 置 1s2ssp Dd??楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) r?xdD??s i n12 drrr ????波程差 x1r2rDds i n t a n /xD??????2121 ( 2 1 ) 2r r kr r k????? ? ? ?? ? ? ?干 涉 相 長(zhǎng)＋ 干 涉 相 消??實(shí) 驗(yàn) 裝 置 oo?B1s2ssr?x1r2rDdp ?k?xrdD? ? ?加強(qiáng) ?,2,1,0?k2)12(??? k 減弱 ??2 1 2 1 ( 2 1 ) 2r r k r r k?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?干 涉 相 長(zhǎng) 。 若 變化 ，則 將怎樣變化？ x?dD、 一定時(shí)， ? 一定時(shí)，若 變化，則 將怎樣變化？ dD、 ? x?1） D討論 )1( ?? k條紋間距 Dxd???1 2 3 4 0 (白色） 較高級(jí)次上，條紋相 互重合以致模糊不清 Dxd ???Dxkd ???明 條 紋 位 置 ：各光的第一級(jí)明條紋 各光的第二級(jí)明條紋