【正文】 )(xP1r2r? 2S?1SxOme ????n 的云母片覆蓋在一 縫上，求原 0級移動到的明紋級數(shù)。 如果入射光波長為 550 nm 解 設云母片厚度為 d 。波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1329頁 光程是一個 折算量 ，在相位改變相同的條件下， 把光在的介質中傳播路程折算為光在真空中傳播的相應路程 。 設縫間距為 d ， 縫面與屏距離為 D ?? kDxd ???紫紅 λkλk )1( ??11400760 400 .λλ λk ?????紫紅紫解 最先發(fā)生重疊的是某一級次的紅光和高一級次的紫光 清晰的可見光譜只有一級 例 在 400 ~ 760 nm 范圍內，明紋條件為 求 能觀察到的清晰可見光譜的級次 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1327頁 167。dP39。 反比 d 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1321頁 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1322頁 D條紋間距 Δx與 d 的關系 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1323頁 影響條紋的因素： 要使 Δx能夠用人眼分辨，必須使 D足夠大， d 足夠小，否則干涉條紋密集，以致無法分辨。 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1318頁 ? 理論分析 d x r2 s1 s2 D P ?S ?x o 21 s i nr r d??? ? ?tand ??? ? , d D x D?? ????xdD?2 2 22 ()2dr D x? ? ?2 2 21 ()2dr D x? ? ?222 1 1 2 2 12 ( ) ( )r r x d r r r r? ? ? ? ?21212 xdrrrr?? ? ? ? ?? ? , ,d D x y D?? ?? 22x d x dDD?? ? ?波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1319頁 22?? ???? kDxd?,kkDxd 2102)12( ?????? ?? 光強極小 （光強極大位置 — 明條紋） dDkx 22 ???( 2 1 )2( 2 1 )2DxkdDkd???? ? ?? ? ?光強極大 （光強極小位置 — 暗條紋） ?,k 210?k=0稱為中央明條紋， k=1稱 為 1級明條紋， k=2稱為 2級明條紋，以此類推，除中央明條紋外，其余明條紋在中央明條紋兩側對稱分布。 醫(yī)學： 1793年發(fā)現(xiàn)了眼睛晶狀體的聚焦作用； 波動光學： 1801年的楊氏雙縫干涉實驗，首次引 入 “干涉”概念論證了光的 波動說，并解釋了牛頓環(huán)的成因及薄膜的彩色， 1817年提出光 是橫波 ； 生理光學： 第一個測定了 7種顏色光的波長；從生理角度說明了人眼的色盲 現(xiàn)象，提出了三原色理論； 材料力學： 楊氏彈性模量； 考古學： 破譯古埃及石碑上的文字。 (3) 相干疊加公式 )22c os ( 11011 ???????? rtEE)22c o s ( 22022 ???????? rtEE21 EEE ??2EI ?由 c o s 2 2121 ????? IIIII?????????? 2121 2rr波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1315頁 π2 ,k????2121ma x 2 IIIIII ???? )π12( ,k ???? ?2121mi n 2 IIIIII ????021 III ?? 04II ?021 III ?? 0?I...,k 3210?...,k 3210?如果 如果 相干光源 :同一原子的同一次發(fā)光 (4) 相干疊加極大條件 (5) 相干疊加極小條件 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1316頁 167。 1 2 r1 r2 P 光源 1在 P 點產生光矢量 1E?光源 2在 P 點產生光矢量 2E?P 點的合光矢量為 21 EEE??? ??三 .光波的疊加 )c o s ( 1111011 ??? ??? c rtEE ?? )c o s ( 2222022 ??? ??? c rtEE ??21 EEE P ??? ?? 2122212 2 EEEEE P ?? ????兩光源在 P 點產生的 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1313頁 21 EE ?? ?21 ?? ? 21 III P ??)( 21 ?? ? 不恒定 非相干疊加的結果 (1) (2) (3) 有下列情況之一 ， 發(fā)生光的非相干疊加 如兩個手電照到同一區(qū)域 ， 該區(qū)域的亮度增加 。 1 2 r1 r2 （ 4） 色散元件 能將復色光展開的元件，如三棱鏡、光柵。 （ 2） 復色光 含有多種頻率的光。 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 139頁 二 . 光是電磁波 光色 波長 (nm) 頻率 (Hz) 中心波長 (nm) 紅 760~622 660 橙 622~597 610 黃 597~577 570 綠 577~492 540 青 492~470 480 蘭 470~455 460 紫 455~400 430 1414 10841093 ?? .~.1414 10051084 ?? .~.1414 10451005 ?? .~.1414 10161045 ?? .~.1414 10461016 ?? .~.1414 10661046 ?? .~.1414 10571066 ?? .~.可見光七彩顏色的波長和頻率范圍 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1310頁 167。 光是電磁波 一 . 電磁波 u?E?H?1. 電磁波的產生 凡做加速運動的電荷都是電磁波的波源 例如：天線中的振蕩電流 分子或原子中電荷的振動 2. 對電磁波 )(c o s0 urtEE ?? ??? )(c o s0 urtHH ?? ???平面簡諧電磁波的性質 (1) (2) 電磁波是 橫波 ? 的描述（平面簡諧波） ? ?H,E ??E? H?和 傳播速度相同、 相位相同 u//HE ??? ?Oxyz波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 136頁 HE ?? ?(3) 量值上 (4) 波速 ??1?u 1800sm109 9 7 921 ????? .c ??(5) 電磁波具有波的共性 —— 在介質分界面處有反射和折射 u?00?????rr??? r??221 Ew ??3. 電磁波的能量密度 真空中 折射率 221 H??波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 137頁 能流密度 dA u?S?uwtA wtuAS ?? ??? dd dd????1)21(21 22 HE ??HE ?? ?EH?HES ??? ??結論 ： I 正比于 E02 或 H02, 通常用其相對強度 2021 EI ?tud坡印亭矢量 表示 （ 坡印亭矢量 ） S?波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 138頁 4. 光波的基本性質 （ 1） 光矢量 ：由于光波中 起主要作用，用 E? E? 描述光波， 稱為光矢量。 光在傳播的過程中主要表現(xiàn)出波動性，而在與物質相互作用時主要表現(xiàn)出微粒性。兩種學說的爭論持續(xù)了幾個世紀，起初微粒說占優(yōu)，到 19世紀初，人們對光本質的認識逐漸趨向于波動說。 以光和物質相互作用時顯示的粒子性為基礎來研究光學問題。波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 131頁 第 13章 波動光學基礎 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 132頁 光學 幾何光學 波動光學 量子光學 以光的直線傳播性質為基礎，研究光在透明介質在傳播問題。 以光的波動性質為基礎，研究光的傳播及其規(guī)律問題。 主要內容 主要內容 光的直線傳播定律 光的獨立傳播定律 光的反射、折射定律 光的干涉 光的衍射 光的偏振 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 133頁 光的微粒說和波動說 1668年英國科學家牛頓 （ Newton） 提出光的 微粒說 ， 1678年荷蘭物理學家惠更斯 （ Huygens） 提出光的 波動說 。 牛頓 (Newton) 光是一種粒子 ! 光是一種波 ! 惠更斯 (Huygens) 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 134頁 光的干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象證實了光的波動性，而黑體輻射、光電效應和康普頓效應等又證實了光的微粒性，光具有“ 波粒二相性 ” （ Waveparticle duality）。 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 135頁 167。 （ 2） 光強 ：光的強度 I 20EI ?（ 3） 折射率 ：介質的折射率 u? rr???（ 4） 光的頻率 ：光在不同介質中傳播時，頻率不變（光源 相對介質靜止），波長、波速可不同。 光源 光波的疊加 一 . 光源 (1) 熱輻射 (2) 電致發(fā)光 (3) 光致發(fā)光 (4) 化學發(fā)光 能級躍遷 波列 波列長 L = ? c 自發(fā)輻射 非相干 (不同原子發(fā)的光 ) 非相干 (同一原子先后發(fā)的光 ) . . (5) 同步輻射光源 (6) 激光光源 受激輻射 自發(fā)輻射 E2 E1 ? ? h/EE 12 ???波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1311頁 3. 光譜 （ 1） 單色光 僅含單一頻率的光（理想）。 （ 3） 光譜 復色光按頻率（波長）展開形成的譜。 （ 5） 頻譜寬度 ?????I0I20I波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1312頁 二 .光波的疊加原理 (1) 光 相干疊加現(xiàn)象 (2) 相干條件 )( 21 ?? ? 恒定 21 ???21 EE?? 不垂直① ② ③ 頻率相同 、 相位差恒定 、 光矢量振動方向平行 2122212 2 EEEEE P ?? ????波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1314頁 P 獲得相干光的方法 楊氏實驗 獲得相干光的方法 1. 分波陣面法 （楊氏實驗 ) 2. 分振幅法 （薄膜干涉 ) Thomas Young (1773 ―1829) 英國 物理學家、醫(yī)生和考古學家，光的波動說的 奠基人之一。 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1317頁 楊氏雙縫干涉實驗 1s2s明條紋位置 明條紋位置 明條紋位置 S? 實驗現(xiàn)象 為了觀察到較清晰的干涉圖樣，實驗裝置應該滿足： （ 1） S1 、 S2 間距較小，約為 ～ 1 mm ；而且它們與 S 的距離相等；（ 3）光屏 M與雙縫 S1 、 S2 間距較大，約為 1 m ；（ 4）光源的單色性較好。 1, 2 ,k ? … （沒有零級暗條紋） 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1320頁 (1) 屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間距為 dDx ??? 一系列平行的明暗相間條紋 (4) 當用白光作為光源時，在零級白色中央條紋兩邊對稱地排列著幾條彩色條紋 討論 (2) 已知 d , D 及 Δx,可測 ? (3) Δx 正比 ? , D 。 波動光學基礎 西安建筑科技大學理學院物理系 第 1324頁 二 . 洛埃鏡 （