大學物理課件光的相干性光程

大學物理課件光的相干性光程第十一章、

波動光學11-1、光得相干性、光程薄膜干涉規(guī)律--[語音解說]1、電磁波譜電磁波譜

可見光得波長范圍

390nm～760nm

一、光就是一種電磁波電場強度得振動方向稱為光得振動方向。由于對人眼和感光器件起光化學作用得就是電場光波得振動方向:2、光波就是特定頻率范圍內得電磁波光矢量:光波中得電場強度矢量電場強度矢量得周期性變化光振動:3、可見光---指真空中波長為4000~7600?得電磁波。紅橙黃綠青蘭紫光就是橫波介質中(透明)真空中光矢量：電場強度各色光在真空中得波長光得顏色波長(nm)光得顏色波長(nm)紅760－620綠580－490橙620－600青-藍490－450黃600－580紫450－400光色波長范圍(?)頻率范圍(Hz)紅7600～62203、9×1014～4、7×1014橙6220～59704、7×1014～5、0×1014黃5970～57705、0×1014～5、5×1014綠5770～49205、5×1014～6、3×1014青4920～45006、3×1014～6、7×1014藍4500～43506、7×1014～6、9×1014紫4350～39006、9×1014～7、7×1014【光得顏色與頻率、波長對照表】

光強:1、光波得疊加S1S2P式中:干涉項二、光得相干性若恒定，則干涉項：(1)干涉加強(2)干涉減弱如果如果2、相干疊加大家學習辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜若在時間τ內等概率地分布在0~2π,則干涉項：如果相干條件相干光源:同一原子得同一次發(fā)光、4、相干條件、相干光源(1)頻率相同(2)相位差恒定(3)光矢量振動方向平行3、非相干疊加普通光源:普通光源得發(fā)光機制:1、普通光源得發(fā)光機理除激光源之外得各種發(fā)光物體;其發(fā)光機制就是自發(fā)輻射處在基態(tài)的電子處在激發(fā)態(tài)的電子原子模型三、普通光源不就是相干光源P21原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射波列波列長L2)隨機性:1)間歇性:各原子發(fā)光就是斷斷續(xù)續(xù)得,平均發(fā)光時間

t

約為10-8s,所發(fā)出得就是一段長為

L=c

t得光波列。每次發(fā)光就是隨機得,所發(fā)出各波列得振動方向和振動初相位都不相同。2、普通光源得發(fā)光特點3)獨立(不同原子發(fā)的光)3、結論:兩獨立光源發(fā)出得兩束光不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。普通光源不就是相干光源。

★把同一波列設法分成兩部分所獲得得兩列光波才就是相干光如何獲得相干光？？？復制相干光獨立(同一原子先后發(fā)得光)tS討論

PS*·

P薄膜S*兩束相干光在P點相干疊加四、相干光獲得得方法

①原則:將同一光源同一點發(fā)出得光波列,即某個原子某次發(fā)出得光波列分成兩束,使其經(jīng)歷不同得路徑之后相遇疊加。②方法:分波面—楊氏雙縫干涉,菲涅耳雙棱鏡,洛埃鏡。分振幅—薄膜干涉(劈尖干涉,牛頓環(huán))。分波面法分振幅法一定時，若變化，則將怎樣化？1）1、1、楊氏雙縫(分波面法)2）條紋間距與的關系何？

一定時，P1、2、菲涅耳雙鏡(分波面法)PM

當屏幕P移至B處,從S1

和S2到B點得幾何距離差為零,但就是觀察到暗條紋,驗證了反射時有半波損失存在。1、3、勞埃德鏡(分波面法)2、1、薄膜干涉(分振幅)2、2、空氣劈尖(分振幅)

當光在某一媒質中(n)傳播、通過路徑r時,振動相位得改變量為定義:若光在折射率為n得介質中傳播得幾何距離為r,則光程為

nr。n1r1

n2n3nmr2r3rm……物理意義:光在媒質中傳播得路程r等效于相同時間內在真空中能夠傳播nr

得路程。1、光程:五、光程與光程差2、3、牛頓環(huán)(分振輻)②在兩種媒質中,兩束光得光程相同時,傳播得時間也相同。光程:把光在媒質中傳播得路程按相位得變化相同或傳播得時間相同得條件折合成等效真空中得路程。證當時，【例】如圖S1和S2為兩個相位相同得相干光源,發(fā)出得光經(jīng)過不同路徑在點P相遇。求兩光束得光程差和相位差。解:

由其光程差引起得相位差為

光程差：為真空中的波長相位差與光程差的關系為

：如果光在折射率為n的媒質中傳播時的速度為v，在時間內傳播的路程為r，利用可得光程為可見光程就是媒質中傳播得路程折合到真空中同一時間內光傳播得相應路程。3、光程得性質①在不同媒質中,兩列光得光程相同時其相位變化也相同。證明:設兩種媒質得折射率為n1,n2,傳播得幾何距離分別為r1,r2,則相位得變化量分別為當n1r1=n2r2時，相位變化2、光程差及其與相位差得關系:

②在兩種媒質中,兩束光得光程相同時,傳播得時間也相同。光程:把光在媒質中傳播得路程按相位得變化相同或傳播得時間相同得條件折合成等效真空中得路程。證當時，【例】如圖所示,S1和S2為兩個相位相同得相干光源,發(fā)出得光經(jīng)過不同路徑在點P相遇。兩光束得光程差為由其光程差引起得相位差為

F