光的電磁理論主要內(nèi)容

1、光的電磁理論主要內(nèi)容1光的電磁理論主要內(nèi)容2光的電磁理論主要內(nèi)容3光的電磁理論主要內(nèi)容4rrrrnCCsmCCANmFC,:1099792458. 2,10566370614.1210854187817. 8,118270112000在透明介質(zhì)中在介質(zhì)中：在真空中：光的電磁理論主要內(nèi)容5光的電磁理論主要內(nèi)容6HEHES電磁波是橫波E EEH 光的電磁理論主要內(nèi)容7AnmmcmmdmmmmcmdmmAcmmnmcmmA109654327981010101010101010101101010110101光的電磁理論主要內(nèi)容8222221AAIAI光的電磁理論主要內(nèi)容9光的電磁理論主要內(nèi)容10光的電

2、磁理論主要內(nèi)容11221122111221222122222112211221122112122222221111111coscossinsin: ) 1/() 2(cos2) 2() 1 (cossinsincoscos) 2(sinsinsin) 1 (coscoscossinsinsincoscoscossinsincoscoscossinsincoscoscosAAAAtgAAAAAtAtAtAEAAAAAAtAAtAAEEEtAtAtAEtAtAtAE：其中：則：令：sinsincoscoscos光的電磁理論主要內(nèi)容1222112211122122212222211221122112

3、2112122222221111111coscossinsin: ) 1/() 2(cos2) 2() 1 (cossinsincoscos) 2(sinsinsin) 1 (coscoscossinsinsincoscoscossinsincoscoscossinsincoscoscosAAAAtgAAAAAtAtAtAEAAAAAAtAAtAAEEEtAtAtAEtAtAtAE：其中：則：令：sinsincoscoscos光的電磁理論主要內(nèi)容13012212221012212221022cos12cos211dtAAAAdtAAAAdtAAI12cos:if12012coscos1dt12

4、2122212cos2:AAAAAIthen= 常數(shù)，則：光的電磁理論主要內(nèi)容14干涉相長(zhǎng)221212221121221cos,3, 2, 1, 0,2AAAAAAIjj干涉相消221212221121221cos,3, 2, 1, 0,12AAAAAAIjj光的電磁理論主要內(nèi)容152cos4cos12cos212221122112212121AAAAAI12AA 光的電磁理論主要內(nèi)容16)(:12tfif 0cos1012dt22212:AAAIthen21212210nAIAnnAI非相干：相干：光的電磁理論主要內(nèi)容17 光的電磁理論主要內(nèi)容18)()(2)()(2coscoscoscos

5、02011122020111222111222221112222211111222111rnrnrcrcrrrtrtrtAErtAEPtAEtAEoooooooooooo相位差：點(diǎn)：振源：光的電磁理論主要內(nèi)容19)()(2)()(2coscoscoscos02011122020111222111222221112222211111222111rnrnrcrcrrrtrtrtAErtAEPtAEtAEoooooooooooo相位差：點(diǎn)：振源：)()rnrn(2)()rcrc(2)()rr(,c,2光的電磁理論主要內(nèi)容20空間角頻率或角波數(shù)2knr rn1 1122rnrn 12rr 121222

6、rrkrr1,21noo)tt ( crcrc121122ctrcnr光的電磁理論主要內(nèi)容212, 1, 0,22:222:1212jjrrthenjrrjif則光的電磁理論主要內(nèi)容222, 1, 0,212:12212:1212jjrrthenjrrjif則光的電磁理論主要內(nèi)容23曲面干涉花樣為雙葉螺旋雙，常量12rr曲面干涉花樣為雙葉螺旋雙，常量12rr光的電磁理論主要內(nèi)容24211211002121,NPN,ssspsssrssdss作：的中點(diǎn)，為令： dssdssrr212112sinsin光的電磁理論主要內(nèi)容2522sin22sin012jryddjdrr)2, 1, 0( ,220

7、jdrjy)2, 1, 0( ,2120jdrjy22001ydrlydryyyjj條紋寬度：即：22001ydrlydryyyjj條紋寬度：即：22001ydrlydryyyjj條紋寬度：即：光的電磁理論主要內(nèi)容26dyry100ry光的電磁理論主要內(nèi)容270102if2cos412221AI光的電磁理論主要內(nèi)容28光源點(diǎn)、線、面、擴(kuò)展特殊光源：激光生物發(fā)光：螢火蟲(chóng)物磷氧化化學(xué)發(fā)光：“鬼火”腐磷光：夜光表熒光屏熒光光致發(fā)光：日光燈、水銀燈電致發(fā)光：冷光源太陽(yáng)、白熾燈火爐、蠟燭弧光燈、輻射）熱光源（熱輻射的溫度普通光源光源:光的電磁理論主要內(nèi)容29普通光源：自發(fā)輻射普通光源：自發(fā)輻射獨(dú)立獨(dú)立（

8、同一原子不同時(shí)刻發(fā)的光）（同一原子不同時(shí)刻發(fā)的光）獨(dú)立獨(dú)立 （不同原子同一時(shí)刻發(fā)的光）（不同原子同一時(shí)刻發(fā)的光） = (E2-E1)/hE1E2自發(fā)輻射躍遷自發(fā)輻射躍遷波列波列波列長(zhǎng)波列長(zhǎng) L = t c發(fā)光時(shí)間發(fā)光時(shí)間t t 10-8s原子發(fā)光：方向不定的振動(dòng)原子發(fā)光：方向不定的振動(dòng) 瞬息萬(wàn)變的初相位瞬息萬(wàn)變的初相位此起彼伏的間歇振動(dòng)此起彼伏的間歇振動(dòng)光的電磁理論主要內(nèi)容30激光光源：受激輻射激光光源：受激輻射E1E2 = (E2-E1)/h 可以實(shí)現(xiàn)光放大可以實(shí)現(xiàn)光放大;單色性好單色性好;相干性好。相干性好。例如例如:氦氖激光器氦氖激光器; 紅寶石激光器紅寶石激光器; 半導(dǎo)體激光器等等。半

9、導(dǎo)體激光器等等。完全一樣完全一樣（頻率（頻率, 相位相位,振動(dòng)方向振動(dòng)方向,傳播方向都相同）傳播方向都相同）光的電磁理論主要內(nèi)容31）易實(shí)現(xiàn)、難觀察）（接收器的響應(yīng)能力（振源一般是相干的機(jī)械波是不相干的，而獨(dú)立的）通常獨(dú)立光源相位差（21光的電磁理論主要內(nèi)容329 . 5311. 17 . 1. b1.109 . 18 . 1. a25 . 14 . 11）分振動(dòng)面干涉（、等傾干涉、等厚干涉）分振幅干涉（、）分波面干涉（光的電磁理論主要內(nèi)容33pS * *分波面法分波面法分振幅法分振幅法p薄膜薄膜S S * *光的電磁理論主要內(nèi)容34光的電磁理論主要內(nèi)容35楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉光的電磁理論

10、主要內(nèi)容36S1s2sdxr01r2rx0 光的電磁理論主要內(nèi)容37 22221212o2o11122rrrrnrnrn光的電磁理論主要內(nèi)容38cba, 2,1,0212, 2,1,0000、激光器條紋間距：暗紋：亮紋：dryjdrjyjdrjy光的電磁理論主要內(nèi)容39光的電磁理論主要內(nèi)容40）（，sin2sin200rdlrrdryrlry2,2/sin2sin2then)(,:yrlrlrif：激光器作光源光的電磁理論主要內(nèi)容41光的電磁理論主要內(nèi)容42光的電磁理論主要內(nèi)容4320yrd光的電磁理論主要內(nèi)容44sin2sin/ acab光的電磁理論主要內(nèi)容45光的電磁理論主要內(nèi)容46712

11、 rr 插入云母片后，插入云母片后，P 點(diǎn)為點(diǎn)為 0 級(jí)級(jí)明紋。明紋。012nddrrdPo1r2r1s2s解解2：插入云母片前，：插入云母片前，P 點(diǎn)為點(diǎn)為 7 級(jí)級(jí)明紋。明紋。6 . 617nd m 500nm)mm(105 . 035 . 7102 . 0yrd330光的電磁理論主要內(nèi)容47條紋便可分辨一般情況模糊不清不可以分辨當(dāng)清晰條紋反差最大時(shí)當(dāng), 7 . 0V, 0V,II,1,V,0IIII-IVminmaxminminmaxminmax光的電磁理論主要內(nèi)容48cos1cos2,2)(1)( 22)( 24)()()()(1cos121cos2cos2cos20222121002

12、221210212122121222121222121221221221221221min221max21222112212221VIAAAAIIIAAIIIIIIIAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAvAAIIjAAIIjAAAAAAAAI則：若令：，時(shí)，當(dāng)，時(shí)，當(dāng)在光的電磁理論主要內(nèi)容49cos1cos2,2)(1)(22)(24)()()()(1cos121cos2cos2cos20222121002221210212122121222121222121221221221221221min221max21222112212221VIAAAAIIIAAIIIIIIIAAAAAAAAAA

13、AAAAAAAAAAvAAIIjAAIIjAAAAAAAAI則：若令：，時(shí)，當(dāng)，時(shí)，當(dāng)在光的電磁理論主要內(nèi)容50明條紋寬度極大值位置的范圍極大值位置：drjydrjy00:光的電磁理論主要內(nèi)容51。干涉條紋的最大光程差光源的單色性決定產(chǎn)生相干長(zhǎng)度時(shí)的干涉級(jí)干涉條紋的可見(jiàn)度降為_(kāi))(0_2maxjj光的電磁理論主要內(nèi)容522maxLccL20/相干時(shí)間光的電磁理論主要內(nèi)容53光的電磁理論主要內(nèi)容54 0222:2:)(222122,)sin(0000002000021000210201012臨界寬度：此時(shí)即：，又即：而：Vadraadraradthenifdatgradrdradddarrrrd

14、arrrrdradrr光的電磁理論主要內(nèi)容550222:2:)(222122,)sin(0000002000021000210201012臨界寬度：此時(shí)即：，又即：而：Vadraadraradthenifdatgradrdradddarrrrdarrrrdradrr光的電磁理論主要內(nèi)容56雙縫之間最大距離得：由_00max0arddra 雙縫之間最大距離得：由_00max0arddra光的電磁理論主要內(nèi)容57212112p1p22121p112112s1s22121s11cossincos2sinttgsincos2sinsinsiniiiiiiAAiigiiAAiiiiAAiiiiAAps光

15、的電磁理論主要內(nèi)容58光的電磁理論主要內(nèi)容59光的電磁理論主要內(nèi)容60光的電磁理論主要內(nèi)容61光和膜是本類干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的兩個(gè)必光和膜是本類干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的兩個(gè)必要條件。要條件。光的電磁理論主要內(nèi)容62光的電磁理論主要內(nèi)容63等厚(平面平行)膜產(chǎn)生等傾等傾干涉干涉圓條紋n1n2n3等傾角(平面非平行)膜產(chǎn)生等厚干涉等厚干涉直條紋n1n2n3球面膜產(chǎn)生等厚等厚干涉干涉圓條紋n1n2n3光的電磁理論主要內(nèi)容64光的電磁理論主要內(nèi)容65(n2h)光學(xué)厚度h幾何厚度外介質(zhì) n1光學(xué)膜 n2基底 n3光的電磁理論主要內(nèi)容661.光學(xué)介質(zhì)薄膜Thin-film2.光源 Light3.半反鏡 Beam spli

16、tter4.成像裝置：透鏡Lens或人眼5.接收裝置：屏幕Screen或視網(wǎng)膜通常的實(shí)驗(yàn)中， n3 = n1 ，屬于非過(guò)渡膜（光密膜或者光疏膜）情況。光的電磁理論主要內(nèi)容67光的電磁理論主要內(nèi)容682sin22cos2sinsinsin1cos2cos22cos2cos12cos122cos/ )cos1 (2cos2)sinsin,2/(cos/cos12cos/sin2sin2sinsin)(sinsin,)(cos,cos/2nn2nn2/,12212222122122222222222222222222222222212212222222222221111111222121122221

17、11innhihninninnininihnihnihnihniihnihnnniihACtgiiihniihnintgihiACniACnACnACACiiACACBChABhiihBCABACnBCABnbaabaaaba故：而即：則下表面有如果：則上表面有如果：光程差：光的電磁理論主要內(nèi)容692sin22cos2sinsinsin1cos2cos22cos2cos12cos122cos/ )cos1 (2cos2)sinsin,2/(cos/cos12cos/sin2sin2sinsin)(sinsin,)(cos,cos/2nn2nn2/,12212222122122222222222

18、22222222222222221221222222222222111111122212112222111innhihninninnininihnihnihnihniihnihnnniihACtgiiihniihnintgihiACniACnACnACACiiACACBChABhiihBCABACnBCABnbaabaaaba故：而即：則下表面有如果：則上表面有如果：光程差：光的電磁理論主要內(nèi)容70 2)12(2)2(jj和相消干涉由相長(zhǎng)干涉 2, 1, 02)2(2) 12(sin2cos212212222jjjinnhihn相消相長(zhǎng) 注意： 此即為一個(gè)半波損的情況，若有兩次半波損，則結(jié)果調(diào)

19、換之。光的電磁理論主要內(nèi)容71L fPo rB hn1n1n2 n1i1 i2A CDa2a1Si1i1i1 形狀形狀: 具有相同傾角具有相同傾角 i1 的光線，在膜面上入射點(diǎn)的軌跡是一個(gè)圓，的光線，在膜面上入射點(diǎn)的軌跡是一個(gè)圓，因此，典型裝置之屏上的等傾條紋，是一系列同心圓環(huán)，圓環(huán)的因此，典型裝置之屏上的等傾條紋，是一系列同心圓環(huán)，圓環(huán)的的半徑：的半徑：r = f tg i1 f sin i1。垂直入射時(shí)，垂直入射時(shí)，i1=0，r(i1=0)=0, 對(duì)對(duì)應(yīng)條紋中心應(yīng)條紋中心。光的電磁理論主要內(nèi)容72光的電磁理論主要內(nèi)容73i1Pi1fo rhn1n1n2 n1面光源面光源光的電磁理論主要內(nèi)容

20、74光的電磁理論主要內(nèi)容75hiihiiiiiiiiiiiiiiixxxxxhniihiinhjininnhjininn22222222222222222222224262422226422222222212212222122122n2n212121coscos21cos21cos!6!4!21cos!6!4!21cos2coscos,2coscos:)1 ()2()2(2211cossin1j)1 (221cossinj故：即：，以上的各項(xiàng)，則有：略去即：）（級(jí)：對(duì)于第）（級(jí)：對(duì)于第光的電磁理論主要內(nèi)容76hiihiiiiiiiiiiiiiiixxxxxhniihiinhjininnhjin

21、inn22222222222222222222224262422226422222222212212222122122n2n212121coscos21cos21cos!6!4!21cos!6!4!21cos2coscos,2coscos:)1()2()2(2211cossin1j)1(221cossinj故：即：，以上的各項(xiàng)，則有：略去即：）（級(jí)：對(duì)于第）（級(jí)：對(duì)于第光的電磁理論主要內(nèi)容77光的電磁理論主要內(nèi)容78光的電磁理論主要內(nèi)容79光的電磁理論主要內(nèi)容80光的電磁理論主要內(nèi)容81i1ca1c1c2a2b1b2n1n2n3（n1 n2 n3）結(jié)論：在光疏膜等傾干涉圓條紋的外邊緣處，結(jié)論：

22、在光疏膜等傾干涉圓條紋的外邊緣處，可以觀察到零級(jí)條紋，而中心是有限序的高級(jí)可以觀察到零級(jí)條紋，而中心是有限序的高級(jí)次。零級(jí)條紋之外是均勻照明區(qū)。次。零級(jí)條紋之外是均勻照明區(qū)。 光的電磁理論主要內(nèi)容82Jmax=5jmin=0 光的電磁理論主要內(nèi)容83有光程差CDCB光的電磁理論主要內(nèi)容84 相消相長(zhǎng)即：相消相長(zhǎng)亦很小很小，都有半波損122122122122122112212212sin22, 1, 0sin2212122sin22innjhjinnjhjjhnnornninnhCDnBCABn光的電磁理論主要內(nèi)容852, 1,0222121222012221jnjnjhjjhni相消相長(zhǎng)）正入

23、射（）（討論：棱的直線條紋，干涉花樣是平行于劈光）（ 2光的電磁理論主要內(nèi)容86光的電磁理論主要內(nèi)容876光的電磁理論主要內(nèi)容88j22nd02n)21(jd02nddd010202ddd01020 xdtansin0 xddd00102光的電磁理論主要內(nèi)容892x)mm(158. 01806062105502x6)mm(104. 052. 1158. 0nx2nx光的電磁理論主要內(nèi)容90光的電磁理論主要內(nèi)容91光的電磁理論主要內(nèi)容92光路圖如下：從單色光源S發(fā)出的平行光束ab，以45的入射角射到背面為半透明表面的平面玻璃板G1 上，該板把入射光束分成強(qiáng)度幾乎相等的反射光束a1 b1和透射光束

24、a2 b2 。這兩束光分別經(jīng)分光板G1和 G2的反射和透射最后經(jīng)測(cè)微目鏡會(huì)聚于焦點(diǎn)A處發(fā)生干涉。 SppL1aba1b1G1G2L2AFa2b2M2M1M 2F光的電磁理論主要內(nèi)容93（不會(huì)聚）條紋、暗、亮（會(huì)聚）點(diǎn)、暗、亮條紋、暗、亮干涉條紋等厚干涉，近似直線形不不涉條紋等傾干涉，同心圓形干21122112/,:/,:MMthenMMifMMthenMMif光的電磁理論主要內(nèi)容94光的電磁理論主要內(nèi)容95.干涉條件：2, 1, 021222cos2,1221221jjjihiiMnn相消相長(zhǎng)且沒(méi)有額外程差是虛的不發(fā)生折射， 光的電磁理論主要內(nèi)容96.基本公式：NhorNh2:2光的電磁理論主

25、要內(nèi)容97 邁克耳孫干涉儀的主要優(yōu)點(diǎn)是它光路的兩臂分的很開(kāi)，便于在光路中安置被測(cè)量的樣品.而且兩束相干光的光程差可由移動(dòng)一個(gè)反射鏡來(lái)改變，調(diào)節(jié)十分容易，測(cè)量結(jié)果可以精確到與波長(zhǎng)相比擬。所以應(yīng)用廣泛。它可用于精密測(cè)定樣品長(zhǎng)度和媒質(zhì)折射率，研究光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)等?，F(xiàn)在邁克耳孫干涉儀的各種變型很多，它們?cè)诠鈱W(xué)儀器制造工作中常用于對(duì)平板、棱鏡、反射鏡、透鏡等各種元件作質(zhì)量檢測(cè)。光的電磁理論主要內(nèi)容98.測(cè)量國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)尺“米”的長(zhǎng)度 由于激光技術(shù)的發(fā)展，在激光技術(shù)方面有了很高的精確度。1983年10月20日召開(kāi)的第17屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定，“1m是光在真空中在1/299 792 458 s的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑

26、的長(zhǎng)度。”根據(jù)這個(gè)定義，光速的這個(gè)數(shù)值是個(gè)確定值，而不再是一個(gè)測(cè)量值了。光的電磁理論主要內(nèi)容992. 測(cè)空氣的折射率SG1G2AM2M1氣壓表打氣皮囊D 使小氣室的氣壓變化P ，從而使氣體的折射率改變n ，（因而光經(jīng)小氣室的光程變化2D n ），引起干涉條紋“吞”或“吐” N條。則有: 2Dn= N n=N /2D 理論證明，在溫度和濕度一定的條件下，當(dāng)氣壓不太大時(shí)，氣體折射率的變化量n與氣壓的變化量P成正比： (n-1)/P= n/P常數(shù) n=1+ (N /2D)(P/P) 光的電磁理論主要內(nèi)容100NhorNh2:2NhorNh2:2光的電磁理論主要內(nèi)容101光的電磁理論主要內(nèi)容102）而

27、依次增加為相位以等差級(jí)數(shù)（公差）而依次減小為振幅以等比級(jí)數(shù)（公比相位差：、都相等光程差：、2222cos422cos21ihnihn光的電磁理論主要內(nèi)容103度干涉條紋細(xì)銳程度的量精細(xì)度：愛(ài)里函數(shù)：其中：22222142sin142sin14F光的電磁理論主要內(nèi)容104211 1. A 與 的關(guān)系： 當(dāng)=0，2，4時(shí)，有 Amax= A0 ； 當(dāng)=，3，5時(shí)，有 Amin= A0 ；11min /max=A2min/A2max=, V 2. A 與 的關(guān)系： 0，A 與無(wú)關(guān)，A 幾乎不變； 1，只有 = 2 j 時(shí)，有最大值 Amax ;光的電磁理論主要內(nèi)容105明銳。越大，干涉條紋越清晰大優(yōu)

28、點(diǎn)是：法氏干涉儀較邁氏的最相似；條紋間距、徑向分布很表達(dá)式完全相同，兩者的透射光的光程差束干涉；而邁氏是等振幅的雙光遞減的多光束干涉法氏干涉儀是振幅急劇.cba光的電磁理論主要內(nèi)容106主最大值：相位差22max22NA2, 1, 0,22/sin2/sinjjN0A2, 0,/22min最小值：NNjNj光的電磁理論主要內(nèi)容107光的電磁理論主要內(nèi)容108光的電磁理論主要內(nèi)容109thythhthhyh2,2光的電磁理論主要內(nèi)容110平板平板S分束鏡分束鏡 M顯 微顯 微鏡鏡0平凸透鏡平凸透鏡. .光的電磁理論主要內(nèi)容111RrhRrhhhRrRhRhRrRhRr22222222222222即：即：光的電磁理論主要內(nèi)容112暗相消亮相長(zhǎng)2122222jjRrh3, 2, 12, 1, 0212jRjrjRjr暗亮即：光的電磁理論主要內(nèi)容113暗相消亮相長(zhǎng)21222jjRrh2, 1, 02123, 2, 1jRjrjRjr暗亮即： 光的電磁理論主要內(nèi)容1147:5:3:14:3:2:1光的電磁理論主要內(nèi)容115光的電磁理