银川能源学院（银川大学）：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四篇 波动与光学 第12章 波动光学

第12章 波动光学 )§12.1杨氏双缝干涉 )§12.2薄膜干涉 )§12.3光的衍射 §12.4 光册衍射 §12.5光的偏振 南内网

------------------------------------------------------------------------------- 第12章 波动光学 §12.1 杨氏双缝干涉 §12.2 薄膜干涉 §12.3 光的衍射 §12.4 光栅衍射 §12.5 光的偏振

光的干涉和衍射现象说明是光具有波动性， 光的偏振现象显示出光的横波性。 南内网

------------------------------------------------------------------------------- 光的干涉和衍射现象说明是光具有波动性， 光的偏振现象显示出光的横波性

§12.1杨氏双缝千涉 一、光源 1.光源的发光机理 光源的最基本发光单元是分子、原子 波列→ M E V=(E2-E)/h L=tc 持续时间x约为10-8秒，但典型值内约包含 5×106个振动周期. 普通光源 自发辐射 西的南的

------------------------------------------------------------------------------- §12.1 杨氏双缝干涉 一、光源 1.光源的发光机理 光源的最基本发光单元是分子、原子 E2 E 1 hv  = (E2 -E1 )/h 波列 L =  c 持续时间约为 10-8秒,但典型  值内约包含 5106 个振动周期. 普通光源 自发辐射

独立（同一原子先后发的光） 独立（不同原 M 子发的光) 光波列频率、位相、振动方向等具有随机性。 2.光的颜色和光谱 可见光频率范围：7.7×1014~3.9×1014Hz 可见光波长范围：3900A~7600A 可见光颜色对照：紫~红 单色光一一 只含单一波长的光。 复色光一一 含多种波长的光。 两的肉例

------------------------------------------------------------------------------- 独立(同一原子先后发的光) 独立(不同原 子发的光) 光波列频率、位相、振动方向等具有随机性。 2.光的颜色和光谱 可见光频率范围: 7.7×1014 ~ 3.9×1014Hz 可见光波长范围: 3900 Å ~ 7600Å 可见光颜色对照: 紫 ~ 红 单色光 只含单一波长的光。 复色光 含多种波长的光

实际原子的发光是一个有限长的波列，所以不是 严格的余弦函数，只能说是准单色光. 光的单色性用谱线宽度来度量 非常艳的色布：△入在2~3 单色光源：△2在10.1 2 激光：△2在10-8A 3.光强 2-2元2+元 2 E矢量，称为光矢量。E矢量的振动称为光振动。 光强1：在光学中，通常把平均能流密度称为光强。 IocE 在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此 在同一介质中直接把光强定义为： 西的南阿

------------------------------------------------------------------------------- 实际原子的发光是一个有限长的波列,所以不是 严格的余弦函数,只能说是准单色光. 光的单色性用谱线宽度来度量 2 0 I 2    − 2    + 0   I0 非常艳的色布： 在 2~3 Å 单色光源： 在 1~0.1 Å 激光： 在 10-8 Å E 矢量，称为光矢量。 E 矢量的振动称为光振动。 3.光强 光强I ：在光学中，通常把平均能流密度称为光强。 2 E0 I = 2 E0 I  在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此 在同一介质中直接把光强定义为：

二、光的相干性 两频率相同，光矢量方向相 同的光波列在p点相遇叠加 '2 S2 2π 2元 E,=Ecos(at-元' +p10) 91= 1+P10 2元 E2=E2o cos(@x- 2元 3+P20) 02= 2 +P20 P点的光矢量的合振幅为 E。=VE+E+2E1oE20c0s(p2-9,) 在观察时间τ内，人所感觉到的光强I I oc E2 两的肉例

------------------------------------------------------------------------------- 二、光的相干性 两频率相同，光矢量方向相 同的光波列在p点相遇叠加 p r1 r2 s1 s2 ) 2 cos( 1 10 1 10   E = E t − r + 1 1 10 2     = − r + ) 2 cos( 2 20 2 20   E = E t − r + 2 2 20 2     = − r + P点的光矢量的合振幅为 2 cos( ) 10 20 2 1 2 20 2 E0 = E10 + E + E E  − 在观察时间内，人所感觉到的光强 I 2 E0 I 

E=EE+2EEo cos(2-)dt E=Eio+E+2EnoE2cos(2-)dlt 1=1+12+22cos4ot 干涉项 1.非相干叠加 若S1,S2是非相干光源，则 cosA=cos Agxit=0 P点光强：I=L1+I2 叠加后光强等与两光束单独照射时的 光强之和，无干涉现象 两的肉例

-------------------------------------------------------------------------------  = + + −     0 1 0 2 0 2 1 2 2 0 2 1 0 2 0 2 1 E [E E E E cos( )]dt  = + + −     o E E E E E cos( )dt 1 0 2 0 2 1 2 2 0 2 1 0 2 0 1 2 I I I I I dt   cos 1 2 0 1 2 1 2  = + + 干涉项 1.非相干叠加 若S1 , S2是非相干光源, 则  = =    0 cosΔ cos dt 0 P点光强： 1 2 I = I + I 叠加后光强等与两光束单独照射时的 光强之和，无干涉现象

2.相干叠加 满足相干条件的两束光叠加，则 cosAp=cosAp I=I1+L2+2I1L2c0s△p (叫相干叠加) ▲干涉相长（明） △p=±2k元 (k=0,1,2..) I=Imax =I+12+2vI I2 ▲干涉相消（暗】 △0=±(2k+1)π (k=0,1,2.…) I=Imin =I+12-2I I2 西的南的

------------------------------------------------------------------------------- 2.相干叠加 满足相干条件的两束光叠加,则 cosΔ = cosΔ I = I1 + I2 + 2 I1 I2 cos （叫相干叠加） ▲干涉相长(明  = 2k π max 1 2 1 2 I = I = I + I + 2 I I （k = 0,1,2…） ▲干涉相消(暗  = (2k + 1)π min 1 2 2 1 2 I = I = I + I − I I (k = 0,1,2…)

41两相干光束 2L1两非相千光束 八一个光源 -5元-3π-兀 元3元 5元 △0 普通光源获得相干光的途径（方法） (1)分波阵面方法：杨氏干涉 (2)分振幅的方法：等倾干涉、等厚干涉 阿的内厨

------------------------------------------------------------------------------- 4I1两相干光束 2I1 两非相干光束 I1一个光源 -5 -3 -  3 5  I (1) 分波阵面方法: 杨氏干涉 (2)分振幅的方法: 等倾干涉、等厚干涉 普通光源获得相干光的途径（方法）

三、杨氏双缝干涉 1801年，英国人托马斯杨首次从实验获得了两 列相干的光波，观察到了光的干涉现象，为光的波 动学说建立确定了坚实的实验基础。 点光源 缝双 屏 商的内网

------------------------------------------------------------------------------- 三、杨氏双缝干涉 1801年，英国人托马斯杨首次从实验获得了两 列相干的光波，观察到了光的干涉现象，为光的波 动学说建立确定了坚实的实验基础。 缝双 屏 点 光 源