干涉波相干波

1、4000紫7600红惠更斯惠更斯-菲涅耳菲涅耳原理原理应用于光波应用于光波波的叠加原理波的叠加原理光的电磁理论光的电磁理论光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振*傅里叶傅里叶光学简介光学简介光的横波性光的横波性应用于光波应用于光波重点：重点：（1）惠更斯菲涅耳原理）惠更斯菲涅耳原理（2）光程、光程差，相干条件）光程、光程差，相干条件（3）杨氏干涉，劈尖，牛顿环）杨氏干涉，劈尖，牛顿环（4）单缝的夫琅和夫衍射，光学仪器分）单缝的夫琅和夫衍射，光学仪器分辨本领，光栅衍射辨本领，光栅衍射（5）起偏、检偏，马吕斯定律，布儒斯）起偏、检偏，马吕斯定律，布儒斯特定律特定律难点：难点：（1）光源发

2、光机理、相干光的获得）光源发光机理、相干光的获得（2）光的衍射，光的双折射）光的衍射，光的双折射（3）光场的时间相干性、空间相干性）光场的时间相干性、空间相干性一、光学的研究对象一、光学的研究对象 研究光的本性、光的产生、传播、光与物研究光的本性、光的产生、传播、光与物质的相互作用，以及光在科学研究和技术中各质的相互作用，以及光在科学研究和技术中各种应用的科学。种应用的科学。二、光学发展简史二、光学发展简史1、经典光学阶段、经典光学阶段（1）17世纪牛顿为代表的光的微粒说和世纪牛顿为代表的光的微粒说和惠更斯为代表的光的波动说的并立与论争惠更斯为代表的光的波动说的并立与论争（2）光的波动说初步确

3、立时期）光的波动说初步确立时期杨氏，菲涅耳，阿喇果杨氏，菲涅耳，阿喇果 光学史上富有戏剧性的一幕是光微粒说的光学史上富有戏剧性的一幕是光微粒说的拥护者拉普拉斯和毕奥提出将光的衍射问题拥护者拉普拉斯和毕奥提出将光的衍射问题作为作为1818年巴黎科学院悬奖征文的题目，期年巴黎科学院悬奖征文的题目，期望对这个题目的论述最终使微粒说取得胜利，望对这个题目的论述最终使微粒说取得胜利，但结果事与愿违，奖金授给了以波动理论为但结果事与愿违，奖金授给了以波动理论为其论述基础的菲涅耳其论述基础的菲涅耳 特别令人印象深刻的是泊松研究菲涅耳论特别令人印象深刻的是泊松研究菲涅耳论文推出一个结论，不透光圆屏衍射阴影中心

4、应文推出一个结论，不透光圆屏衍射阴影中心应该出现一个亮斑，本来把它当菲涅耳论点谬误该出现一个亮斑，本来把它当菲涅耳论点谬误的证据提出来的，但阿喇果做了相应的实验，的证据提出来的，但阿喇果做了相应的实验，证实了这一论断的正确性证实了这一论断的正确性（3）认为光是一种）认为光是一种“以太以太”的弹性机械波向认的弹性机械波向认识到光是一种电磁波的转变时期识到光是一种电磁波的转变时期麦克斯韦的光的电磁波理论麦克斯韦的光的电磁波理论洛仑兹的经典电子论洛仑兹的经典电子论2、现代光学时期、现代光学时期理论基础：量子电动力学理论基础：量子电动力学激光激光三、光学现象的分类和应用三、光学现象的分类和应用1、几何

5、光学、几何光学服从经典力学规律服从经典力学规律设计各种光学仪器设计各种光学仪器2、物理光学、物理光学 波动光学精密测量，分光仪器进行光谱波动光学精密测量，分光仪器进行光谱分析研究物质结构，化学分析，星体信息等分析研究物质结构，化学分析，星体信息等波动光学，量子光学，激光波动光学，量子光学，激光非线性光学非线性光学傅里叶光学傅里叶光学17171 1 光源光源 相干光相干光 广义：电磁波广义：电磁波狭义：狭义： 可见光，电磁波中的狭窄波段可见光，电磁波中的狭窄波段1. 光光 一、光的电磁本质一、光的电磁本质光波：交变电磁场在空间传播光波：交变电磁场在空间传播HES)(cos0urtEE)(cos0

6、urtHH平面电磁波方程平面电磁波方程001c 真空中的光速真空中的光速可见光的范围可见光的范围Hz103 . 4105 . 7:nm760400:1414 光矢量用光矢量用 矢量表示光矢量矢量表示光矢量, ,它在引起人眼视觉它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用和底片感光上起主要作用 . .E2 2、光与机械波相干性比较、光与机械波相干性比较相同：相同： 相干条件相干条件振动方向相同振动方向相同频率相同频率相同相位差恒定相位差恒定 光强分布：光强分布：cos22121IIIII干涉项干涉项12122rr 相长相长相消相消2, 1, 0kk2) 12(k21若21rrk2) 12(k相长相长相

7、消相消2, 1, 0k二、光源二、光源(1) 热辐射热辐射 自自发发辐辐射射(5) 同步辐射光源同步辐射光源 (6) 激光光源激光光源 受受激激辐辐射射普普通通光光源源激激光光光光源源热光源热光源 冷光源冷光源 (2) 电致发光电致发光 (3) 光致发光光致发光 (4) 化学发光化学发光 1.1.光源的分类光源的分类 2.2.光源的发光机理光源的发光机理 （1 1）普通光源的发光机理）普通光源的发光机理 例：氢原子光谱巴尔末系（可见光）例：氢原子光谱巴尔末系（可见光）n12345E1=-13.6eVE2E3E4hchE21nEE 波列波列波列长波列长 L = c发光时间发光时间 ：s1010:

8、108间歇性间歇性 随机性随机性 II0I0/2 谱线宽度谱线宽度发光特点：发光特点： 自然展宽自然展宽 非相干性非相干性 独立独立（同一原子不同时刻发的光）（同一原子不同时刻发的光）独立独立（不同原子同一时刻发的（不同原子同一时刻发的光光)两普通光源或同一光源的不同部分是不相干的两普通光源或同一光源的不同部分是不相干的不同原子发光、或同一原子各次发光不同原子发光、或同一原子各次发光频率频率振动方向振动方向初相初相具有随机性具有随机性难以满足相干条件难以满足相干条件受激辐射受激辐射频率频率相位相位偏振态偏振态传播方向传播方向完完全全相相同同E2E1h h h （2 2）激光光源的发光机理）激光光源的发光机理 二、相干光的获得二、相干光的获得思路：思路：将同一点光源、某一时刻发出的光分成两束，将同一点光源、某一时刻发出的光分成两束，再引导其相遇叠加再引导其相