西南交通大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十五章 波动光学 第一节 光的电磁理论 第二节 光的偏振

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大学物理 十五章波动光学 光的横波性 光的电磁理论 光的偏振 波的叠加原理用于光波 光的干涉 傅里叶 光学简介 惠更斯菲涅耳应用于光波 原理 光的衍射 学时:9 第2页共31页

大学物理 第2页 共31页 第十五章 波动光学 惠更斯-菲涅耳 原理 应用于光波 波的叠加原理 光的电磁理论 光的干涉 光的衍射 光的偏振 *傅里叶 光学简介 光的横波性 应用于光波 学时：9

大学物理 第一节光的电磁理论 电磁波的产生与传播 枪二}实化与己难 可脱离电荷、电流在空间传播 电磁波 E S=E×H S电磁场同相振 荡,向外辐射 电磁波。 第3页共31页

大学物理 第3页 共31页 第一节 光的电磁理论 一、电磁波的产生与传播 变化电场  → 变化磁场 变化电场 磁场 变化磁场 电场 H  E  O S  可脱离电荷、电流在空间传播 电磁波 S E H    =  电磁场同相振 荡，向外辐射 电磁波

大学物理 二、电磁波谱 将电磁波按频率(或波长)排列起来即形成电磁波谱 101021041061081010101210141016101810201022 频率(H 线 电 红外线 可见光 射 线 波长(A) 10171015101310110。1071051031010-110-310-4 Visible light 波长 70nn65060055(500450AO0n 光:可见光,电磁波中的狭窄波段 :40004~7000A(3900A~7600A) v:7.69×1014Hz~395×1014Hz 颜色: 紫~红 第4页共31页

大学物理 第4页 共31页 光 ：可见光，电磁波中的狭窄波段 颜色： 紫 ~ 红  : 4000Å ~ 7000Å(3900 Å ~ 7600 Å)  : 7.691014Hz ~ 3.951014Hz 二、电磁波谱 将电磁波按频率(或波长)排列起来即形成电磁波谱

大学物理 、光的电磁理论 光波:交变电磁场在空间传播,电磁波谱的一小部分 E 光矢量:E:引起视觉和感光作用 光振动:E():大小、方向随周期性变化 E=E coS(at+p)Ber 光强:∝E2相对光强:/=E 第5页共31页

大学物理 第5页 共31页 光波：交变电磁场在空间传播，电磁波谱的一小部分 光振动： E(t):大小、方向随t周期性变化  cos( ) E = E0 t + 光强: 2 E0 I  相对光强： 2 E0 I = 三、光的电磁理论 光矢量： E :引起视觉和感光作用  S E H    =  O

大学物理 机械波源与光波波源特征不同 容易满足难以满足 相干条件相干条件 般光源的发光机制:被激发到较高能级的原子跃迁 到低能级时,辐射出多余能量 例:氢原子光谱巴耳麦系(可见光) n 个原子, 3 E3Y△E E,次跃迁,发出 n2一个光波波列。 E 2 hc △E=hv= E1=-13.6eV 第6页共31页

大学物理 第6页 共31页 机械波源与光波波源特征不同 容易满足 相干条件 难以满足 相干条件 一般光源的发光机制：被激发到较高能级的原子跃迁 到低能级时，辐射出多余能量。 例：氢原子光谱巴耳麦系（可见光） 一个原子，一 次跃迁，发出 一个光波波列。 n … … 1 2 3 4 5 E1=-13.6eV E2 E3 E4   hc E = h = 2 1 n E E =

大学物理 :54321 频率一定 EEE △E 3⊥E1△E=hv 振动方向一定 he △E=hv= E1=-136eV 初相一定 持续时间有限 △-10S)断续、脉冲式 波列长度有限 =c.At「非严格单色波 谱线宽度一△A 第7页共31页

大学物理 第7页 共31页 断续、脉冲式 非严格单色波 持续时间有限 波列长度有限 ~ 10 s −8 t l = c t 频率一定 E = h h E  = 振动方向一定 初相一定 n … … 1 2 3 4 5 E1=-13.6eV E2 E3 E4   hc E = h = 2 1 n E E = I I0 I0 /2   谱线宽度 

大学物理 不同原子发光、或同一原子各次发光 频率 具有随机性 振动方向 初相 不满足相干条件 设观察时间为一至少为仪器或人眼反时间 I=l,+I+2 cos△qdt=I1+1 0 均匀分布, 非相干叠加 .两普通光源或同一光源的不同部分是不相干的 第8页共31页

大学物理 第8页 共31页 不同原子发光、或同一原子各次发光 频率 振动方向 初相 具有随机性 不满足相干条件 设观察时间为 — 至少为仪器或人眼反应时 间  = + +   = +    0 1 2 1 2 d 1 2 cos 1 I I I 2 I I t I I 均匀分布， 非相干叠加 0  两普通光源或同一光源的不同部分是不相干的

大学物理 第二节光的偏振 、偏振现象 (a)纵波 ()横法 偏振:波振动对于传播方向不具有轴对称性 微波,集区分二者的标志 第9页共31页

大学物理 第9页 共31页 第二节 光的偏振 一、偏振现象 偏振：波振动对于传播方向不具有轴对称性 纵波：非偏振 横波：偏振 区分二者的标志

大学物理 光的偏振态 足线(平面偏振光 光 然光完全偏振光椭圆偏振光 偏振光1⑤ 部分偏振光④圆偏振光 1.自然光 普通光源发光: 每个光波列:横波—偏振 市南于拍振动方向的随机性,统计结果:各 光矢量对传播方向均匀对称分布一非偏振 第10页共31页

大学物理 第10页共31页 二、光的偏振态 偏振光 自然光 完全偏振光 部分偏振光 线(平面)偏振光 椭圆偏振光 圆偏振光      1.自然光 每个光波列: 横波 — 偏振 一束光: 由于光振动方向的随机性,统计结果:各 种取向的光矢量振幅相等。 光 普通光源发光： 光矢量对传播方向均匀对称分布 — 非偏振