《普通物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四篇 电磁学 第十二章 光的干涉

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12-1光源光的相干性 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 能级跃迁辐射 波列 z103 秒 V=(E2-EIh E 波列长L=rc 普通光源:自发辐射发光的间隙性 发光的随机性 独立(不同原子发的光) 独立(同一原子先后发的光)

一、光源 12-1 光源 光的相干性 光源的最基本发光单元是分子、原子  = (E2 -E1 )/h E1 E2 能级跃迁辐射 普通光源：自发辐射 · 独立(不同原子发的光) · 独立(同一原子先后发的光) • 发光的随机性 • 发光的间隙性 波列 波列长L=  c   10−8 秒 1、光源的发光机理

2、光的颜色和光谱 可见光频率范围77×1014~39×1014Bz 可见光波长范围3900 7600A 可见光颜色对照 红 单色光—只含单一波长的光。 0 复色光——含多种波长的光。I 2 准单色光——光波中包含波长范围4 很窄的成分的光。O 见元

可见光频率范围 2、光的颜色和光谱 . ~ . Hz 14 14 7 710 3 910 可见光波长范围 0 3900 ~ 7600A 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。 准单色光——光波中包含波长范围 很窄的成分的光。 O 0 I 2 0 I  2   − 2   + 

3、光强 光波是电磁波 光波中参与与物质相互作用(感光作用、生理 作用)的是E矢量,称为光矢量。 E矢量的振动称为光振动 光强:在光学中,通常把平均能流密度称为光强, 用Ⅰ表示。 Ⅰ∝E2 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: I=E

光波是电磁波。 光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理 作用）的是 E 矢量，称为光矢量。 E 矢量的振动称为光振动。 3、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： 光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强， 用 I 表示

光的相干性 E 两频率相同,光矢量方向相同的 光源在点相遇 E=E10+E20+2E0E20C0s4q I=1+I2+2√12 COS Ao =(+12+2√12Cw4) 1+12+2411「n

二、光的相干性 E E E E10E20 cos 2 20 2 10 2 = + + 2 I = I1 + I2 + 2 I1 I2 cos 两频率相同，光矢量方向相同的 光源在p点相遇 I ( I I I I cos )dt  = + +    0 1 2 2 1 2 1 I I I I cos dt  = + +     0 1 2 1 2 1 2

=1+12+2√142ct 1、非相干叠加 独立光源的两束光或同一光源的不同部位所发出 的光的位相差“瞬息万变” Tcos 4dt=0 I=1+I T Jo 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

I I I I I cos dt  = + +     0 1 2 1 2 1 2 1、非相干叠加 独立光源的两束光或同一光源的不同部位所发出 的光的位相差“瞬息万变” 0 1 0 =  cos dt    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后 I=l1+l2+2√12 ∠ 位相差恒定,有干涉现象 若 I=2h1(1+coA)=4I129 1=±kz/=41k Aa=±(2k+1)zⅠ=0千涉相消

I = I1 + I2 + 2 I1 I2 cos 2、相干叠加 满足相干条件的两束光叠加后 位相差恒定，有干涉现象 1 2 若 I = I 2 2 1 4 2 1 1  I = I ( + cos ) = I cos 2 4 1  =  k I = I  = ( 2k +1) I = 0 干涉相长 干涉相消

41两相干光束 21两非相干光束 I1一个光源 -57-37-0丌3x5丌 q 普通光源获得相干光的途径(方法) 1分波前的方法 杨氏干涉 2分振幅的方法 等倾干涉、等厚干涉

O I 4 1 I − 5 − 3 −  3 5  2 1 I 1 I 两相干光束 两非相干光束 一个光源 1 分波前的方法 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）

12-2分波前干涉 杨氏双缝干涉

12-2 分波前干涉 一、杨氏双缝干涉 S1 S2 S* * *

杨氏干涉条纹 波程差: 0 δ=r2-r1≈dsin6 S D ≈ d tane=d x—D D>>d 6=土k, δ=±(2k+1) D D x+k=士k=x, 士(2k+1) =±(2k+1) 2d k=0,1,2… 干涉加强 干涉减弱 明纹位置 暗纹位置

杨氏干涉条纹 D >> d 波程差：  = r2 − r1  d sin 干涉加强 明纹位置 , d D x k k , k    =  =   2 2 1 2 2 1 2 1    d D x k k k ( ) ( ) , ( ) =  + =  +  + S S1 S2 D  x d 1 r 2 r p o   干涉减弱 暗纹位置 D x  d t an = d  k = 0,1,2…