广东工业大学：《大学物理》课程教学资源（课件讲稿）第四篇 波动光学 第8章 光的干涉（光源、光的相干性、分波阵面干涉、光程和光程差）

(但亲本2黄大穷 第8章光的干涉 大骨物理A煮兼 第四篇 波动光学 第8章 光的干涉

第8章 光的干涉 大学物理A教案 第四篇 波动光学 第8章 光的干涉

国桑水2美大皇 第8章光的干涉 大骨物理A款素 光干涉 (1) 主要内容： 。光源光的相干性 。分波阵面干涉 。光程和光程差

第8章 光的干涉 大学物理A教案 光干涉(1) 主要内容： 光源 光的相干性 分波阵面干涉 光程和光程差

单亲本2*大身 第8章光的干涉 大学物理A款兼 光学发展概述 光学(optics)的起源也和力学、热学一样，可以追 溯到二、三千年前。 我国的《墨经》就记载了许多光学现象，例如投 影、小孔成像、平面镜、凸面镜、凹面镜等。 欧几里得(Euclid,公元前约330一260)的《反射光 学》研究了光的反射。 阿拉伯学者阿勒·哈增(Al-Hazen,965~1038)写过 一部《光学全书》，讨论了许多光学现象。 光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和 折射定律的时代算起，这两个定律奠定了几何光学 的基础

第8章 光的干涉 大学物理A教案 光学发展概述 光学(optics)的起源也和力学、热学一样，可以追 光学发展概述 (p ) 溯到二、三千年前。 我国的《墨经》就记载了许多光学现象 就记载了许多光学现象，例如投 影、小孔成像、平面镜、凸面镜、凹面镜等。 欧几里得(Euclid (Euclid，公元前约330—260)的《反射光 学》研究了光的反射。 阿拉伯学者阿勒 阿拉伯学者阿勒·哈增(Al-Hazen，965~1038)写过 一部《光学全书》，讨论了许多光学现象。 光学真正形成一门科学 光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和 应该从建立反射定律和 折射定律的时代算起，这两个定律奠定了几何光学 的基础

四)度本2菜大穿 第8章光的干涉 大骨物理A煮兼 光的波粒之争 牛顿 惠更斯 微粒说波动说 1704,牛顿在《光学》 1678年，惠更斯在《光论》 一书中指出，光是从发光 一书中，从光与声的某些相 体发出的以一定速度向空 似性出发，认为光是在“以 间直线传播的微粒。 太”中传播的球面纵波

第8章 光的干涉 大学物理A教案 光的波粒之争 牛顿 惠更斯 微粒说 波动说 1704，牛顿在《光学》 书中指出 光是从发光 1678年，惠更斯在《光论》 书中 从光与声的某些相 微粒说 波动说 一书中指出,光是从发光 体发出的以一定速度向空 间直线传播的微粒 一书中，从光与声的某些相 似性出发，认为光是在“以 间直线传播的微粒。 太”中传播的球面纵波

国桑水2黄大等 第8章 光的干涉 大骨物理A款素 波动说与微粒说的对立在于： 微粒说(corpuscular theory)认为伴随着光信号的 传播有某种物质—光微粒的输送； 波动说(undulatory theory)认为光信号的传播只 不过是光引起的效应的传播，并不伴随着物质 的输送。 从历史上两种学说的争论进展到当代光本性的研 究，它构成了光学发展史中的一根红线

第8章 光的干涉 大学物理A教案 波动说与微粒说的对立在于： 微粒说( l corpuscular th ) eory 认为伴随着光信号的 认为伴随着光信号的 传播有某种物质——光微粒的输送； 波动说(undulatory theory)认为光信号的传播只 不过是光引起的效应的传播，并不伴随着物质 的输送。 从历史上两种学说的争论进展到当代光本性的研 究，它构成了光学发展史中的一根红线

展本2*大学 第8章光的干涉 大学物理A教兼 ong Univereity of T 以光的直线传播为基础， 几何光学 研究光在透明介质中的 传播问题。 经典光学 波动光学 以光的波动性为基础， 学 研究光的传播及其规律 量子光学 以光和物质相互作用时所显示出的粒子 理论体系 性为基础，研究光的一系列规律。 激光原理及应用 现代光学 傅立叶光学全息光学 光谱学 非线性光学

第8章 光的干涉 大学物理 A教案 以光的直线传播为基础， 经典光学 几何光学 研究光在透明介质中的 传播问题。 光 学 经典光学 波动光学 以光的波动性为基础， 研究光的传播及其规律 的 理 量子光学 以光和物质相互作用时所显示出的粒子 理 性为基础 研究光的一系列规律 论 体 量子光学 性为基础，研究光的一系列规律 。 激光原理及应用 体 系 现代光学 傅立叶光学 全息光学 光谱学 非线性光学

(但度本2黄大穷 第8章光的干涉 大骨物理A煮兼 §8.1光源光的相干性 1、光的电磁理论要点 光速 光波是电磁波，电磁波在真空中的传播速度 C=- √8040 ,介质中0= 而 C =n=√8， 70 折射率n把光学和电磁学联系在一起。 可见光的波长范围 400nm一760nm 1m=10-9m

第8章 光的干涉 大学物理A教案 §8 1. 光源 光的相干性 1、光的电磁理论要点 、光的电磁理论要点 光速 光波是电磁波, 电磁波在真空中的传播速度 0 0 1   c  c   , 介质中 v  00 rr  而 r r n c    rr v 折射率 n 把光学和电磁学联系在一起。 可见光的波长范围 1 10 9 400 nm — 760 nm nm =10-9 m

国泰本2黄大逢 第8章光的干涉 大骨物理A款素 光强(intensity of light)I一电磁波的能流密度 光波是电磁波，包含E和户，对人眼或感光物质起作用 的是E,称E矢量为光矢量。 相对光强正比于电场强度振幅的平方T=E, 2、光源light source) 两大类光源： 普通光源 激光光源laser) 普通光源按光的激发分为以下几种： 热光源：利用热能激发的光源 电致发光(electroluminescence):由电能直接转换为光能 光致发光(photoluminescence):由光激发引起的发光现象 化学发光(chemiluminescence):由化学反应引起的发光现象

第8章 光的干涉 大学物理A教案 光强 (intensity of light) (intensity of light) I ——电磁波的能流密度 电磁波的能流密度 E  光波是电磁波, 包含 和 , 对人眼或感光物质起作用 对人眼或感光物质起作用 的是 称 矢量为光矢量 E  E  H  2 0 相对光强正比于电场强度振幅的平方 I  E 2 光源 的是 E, 称 E矢量为光矢量。 2、光源(light source) 两大类光源： 普通光源 激光光源(laser) 普 光源按光的激发分为以下几种 通光源按光的激发分为以下几种： 热光源:利用热能激发的光源 利用热能激发的光源 电致发光(electroluminescence):由电能直接转换为光能 光致发光(photoluminescence):由光激发引起的发光现象 化学发光(chemiluminescence):由化学反应引起的发光现象

(单)度本2求大学 第8章光的干涉 大学物理A教兼 热光源 光 是原子或分子的运动状态变 化时辐射出来的 1.5eV 大量处于激发态的原子自发地跃 -3.4eV 迁到低激发态或基态时就辐射电 磁波（光波）。 普通光源发光的两个特点 间歇性(intermittence) -13.6eV 每个原子或分子的辐射是断续的、 氢原子的发光跃迁 无规则的，每次发光持续的时间 约108s,即每次只能发出一个有限 长的波列L=c△t。原子发光后还可 波列 以受激发射第二个波列，… W

第8章 光的干涉 大学物理A教案 热光源 光 是原子或分子的运动状态变 化时辐射出来的 - 1.5 e V 大量处于激发态的原子自发地跃 迁到低激发态或基态时就辐射电 - 3.4 e V 磁波（光波）。 普通光源发光的两个特点 间歇性(intermittence) - 13.6 e V 每个原子或分子的辐射是断续的、 氢原子的发光跃迁 无规则的，每次发光持续的时间 约10-8s, 即每次只能发出一个有限 长的波列L=ct 。原子发光后还可 波列 以受激发射第二个波列, … L

(但亲本2黄大皇 第8章光的干涉 大骨物理A煮兼 随机性(randomness) 原子每次发光是随机的，所发出各列波的振动方向、频率 和振动初相位都不相同。 由于微观辐射的这种随机性，来自同一原子或分子先后发出的 各波列之间，以及不同原子或分子发出的一系列波列之间，在振 动频率、振动方向和相位上没有联系，不满足相干条件。 ·两独立光源发出的光不可能产生干涉 ·来自同一光源两个部分的光也不可能产生干涉

第8章 光的干涉 大学物理A教案 随机性(randomness) 原子每次发光是随机的 每次发光是随机的，所发出各列波的振动方向 所发出各列波的振动方向、频率 和振动初相位都不相同 随机性(randomness) 由于微观辐射的这种随机性, 来自同一原子或分子先后发出的 和振动初相位都不相同。 , 各波列之间, 以及不同原子或分子发出的一系列波列之间, 在振 动频率、振动方向和相位上没有联系，不满足相干条件。 • 两独立光源发出的光不可能产生干涉 • 来自同一光源两个部分的光也不可能产生干涉