广东工业大学：《大学物理》课程教学课件（讲稿）第四篇 波动光学 第8章 光的干涉（无动画）

RSITdD第四篇波动光学工营光学是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用等规律的科学分为几何光学、波动光学和量子光学三大部分。以光的直线传播为基础研究光在透明介质中传播规律的光学称为几何光学：以光的波动性质为基础，研究光的传播及其规律的光学称为波动光学：以光的粒子性为基础，研究光与物质相互作用规律的光学称为量子光学虹、晕现象光是电磁波，但对它的这种认识却经历了漫长的过程。19世纪60年代，麦克斯韦建立了系统的电磁理论，并预言光是电磁波，后来被赫兹的实验所证实。19世纪末，迈克尔逊一莫雷实验的零结果以及随后爱因斯坦建立的相对论揭露了光是一种电磁波，它的传播不需要任何介质。光的干涉、衍射和偏振现象表明光具有波动性，并且是横波

第第四11篇章 波光动的衍光射学 光学是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用等规律的科学。 分为几何光学、波动光学和量子光学三大部分。以光的直线传播为基础， 研究光在透明介质中传播规律的光学称为 ；以光的波动性质为 基础，研究光的传播及其规律的光学称为 ；以光的粒子性为基 础，研究光与物质相互作用规律的光学称为 。 ，但对它的这种认识却经历了漫长的过程。19世纪60年代，麦 克斯韦建立了系统的电磁理论，并预言光是电磁波，后来被赫兹的实验所证实。 19世纪末，迈克尔逊-莫雷实验的零结果以及随后爱因斯坦建立的相对论揭露了 光是一种电磁波，它的传播不需要任何介质。 光的干涉、衍射和偏振现象表明光具有波动性，并且是横波。 虹、晕现象

工黄王第8章光的干涉$8.1光源光的相干性S8.2波阵面分割干涉88.3光程和光程差$8.4振幅分割干涉88.5迈克尔孙干涉仪$8.6费马原理

§8.1 光源 光的相干性 §8.2 波阵面分割干涉 §8.3 光程和光程差 §8.4 振幅分割干涉 第8章 光的干涉 §8.5 迈克尔孙干涉仪 §8.6 费马原理

dD+丰工大$8.1光源光的相干性

人们对光的认识经历了一个否定的否定过程1.光的机械微粒学说（17世纪---18世纪末）代表：牛顿V水>V空气对立面：惠更斯一一波动说V水<V空气2.光的机械波动说（19世纪初-一后半世纪）英国人杨和法国人菲涅尔通过干涉、衍射、偏振等实验证明了光的波动性及光的横波性。3.光的电磁说（19世纪的后半期---）19世纪后半期Maxwe11建立电磁理论，提出了光的电磁性1887年赫兹用实验证实。4.光的量子说（20世纪初---）电磁波动说在解释“热幅射实验”及“光电效应”等实验遇到困难

2.光的机械波动说（19世纪初-后半世纪） 英国人杨和法国人菲涅尔通过干涉、衍射、偏振等实验证明 了光的波动性及光的横波性。 3.光的电磁说（19世纪的后半期-） 19世纪后半期Maxwell建立电磁理论，提出了光的电磁性， 1887年赫兹用实验证实。 4.光的量子说（20世纪初-） 电磁波动说在解释“热幅射实验”及“光电效应”等实验 遇到困难。 人们对光的认识经历了一个否定的否定过程。 1.光的机械微粒学说（17世纪-18世纪末） 代表：牛顿 对立面：惠更斯-波动说 v水  v空气 v水  v空气

一、光的电磁理论光是一种电磁波。能引起人的视觉的部分称为可见光。波长范围约为400nm~760nm，频率范围约为7.50X1014~3.95×1014Hz。波长频率光包含两个相互垂直的约625-740nm约480-405THz振动矢量（电场强度和磁场约590-625nm约510-480THZ强度），引起视觉和感光作用约565-590nm约530-510THZ是电场强度。通常把光波看约500-565.nm约600-530THZ成是电场强度的振动在空间约485-500nm约620-600THZ的传播。约440-485nm约680-620THZ约380-440nm约790-680THZ光的强度：I = kE?max700500800式中k为比例系数。光的明亮程度。可见光光谱

光是一种电磁波。能引起人的视觉的部分称为可见光。 波长范围约为 400nm~760nm， 频率范围约为 7.50×1014~3.95×1014Hz。 可见光光谱 光包含两个相互垂直的 振动矢量（电场强度和磁场 强度)，引起视觉和感光作用 是电场强度。通常把光波看 成是电场强度的振动在空间 的传播。 光的强度： 2 max I  kE 式中k为比例系数。光的明亮程度

二、光源振动方向相同、频率相同、相位差恒定是两列波能够相干的必要条件。机械波易做到，光波不易满足。原因：与光源发光机制有关E激发态热光源电致发光普通光源光光致发光源冷光源跃迁激光光源自发辐射化学发光基态光源中许多原子、分子能级跃迁各自独立，产生的光波在频率、振动方向位相上各不相同，故两个独立光源产生的光不是相干光（如两盏灯）。原子能级跃迁产生光波列

振动方向相同、频率相同、相位差恒定是两列波能够相干的 必要条件。 机械波易做到，光波不易满足。 原因：与光源发光机制有关 原子能级跃迁产生光波列 l 光源中许多原子、分子能级跃迁各自 独立，产生的光波在频率、振动方向、 位相上各不相同，故两个独立光源产 生的光不是相干光（如两盏灯）。 光 源 普通光源 激光光源 热光源 冷光源 电致发光 光致发光 化学发光

三、获得相干光的方法原则：将同一波列的光分成两束，经不同路经后相遇，产生干涉。1.分波振面法暗点（半波损失）洛埃镜干涉双缝干涉2.分振幅法透明薄膜

原则：将同一波列的光分成两束，经不同路经后相遇，产生 干涉。 1. 分波振面法 洛埃镜干涉 暗点 （半波损失 ） s' s 双缝干涉 1s 2s p S * 2. 分振幅法 透明薄膜

丰富多彩的干涉现象水膜在白光下白光下的肥皂膜

丰富多彩的干涉现象 水膜在白光下 白光下的肥皂膜

平晶间空气隙干涉条纹测油膜厚度等倾条纹牛顿环（等厚条纹）

测油膜厚度 平晶间空气隙干涉条 等 纹 倾条纹 牛顿环(等厚条纹)

dD+新丰工大$ 8.2波阵面分割干涉