波動(dòng)光學(xué)-李中軍版課件 1 干涉波 相干波

4000?紫7600?紅惠更斯-菲涅耳原理應(yīng)用于光波波的疊加原理光的電磁理論光的干涉光的衍射光的偏振*傅里葉光學(xué)簡(jiǎn)介光的橫波性應(yīng)用于光波重點(diǎn)：（1）惠更斯－菲涅耳原理（2）光程、光程差，相干條件（3）楊氏干涉，劈尖，牛頓環(huán)（4）單縫的夫瑯和夫衍射，光學(xué)儀器分辨本領(lǐng)，光柵衍射（5）起偏、檢偏，馬呂斯定律，布儒斯特定律難點(diǎn)：（1）光源發(fā)光機(jī)理、相干光的獲得（2）光的衍射，光的雙折射（3）光場(chǎng)的時(shí)間相干性、空間相干性一、光學(xué)的研究對(duì)象

研究光的本性、光的產(chǎn)生、傳播、光與物質(zhì)的相互作用，以及光在科學(xué)研究和技術(shù)中各種應(yīng)用的科學(xué)。二、光學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1、經(jīng)典光學(xué)階段（1）17世紀(jì)牛頓為代表的光的微粒說(shuō)和惠更斯為代表的光的波動(dòng)說(shuō)的并立與論爭(zhēng)（2）光的波動(dòng)說(shuō)初步確立時(shí)期楊氏，菲涅耳，阿喇果光學(xué)史上富有戲劇性的一幕是光微粒說(shuō)的擁護(hù)者拉普拉斯和畢奧提出將光的衍射問(wèn)題作為1818年巴黎科學(xué)院懸獎(jiǎng)?wù)魑牡念}目，期望對(duì)這個(gè)題目的論述最終使微粒說(shuō)取得勝利，但結(jié)果事與愿違，獎(jiǎng)金授給了以波動(dòng)理論為其論述基礎(chǔ)的菲涅耳特別令人印象深刻的是泊松研究菲涅耳論文推出一個(gè)結(jié)論，不透光圓屏衍射陰影中心應(yīng)該出現(xiàn)一個(gè)亮斑，本來(lái)把它當(dāng)菲涅耳論點(diǎn)謬誤的證據(jù)提出來(lái)的，但阿喇果做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了這一論斷的正確性（3）認(rèn)為光是一種“以太”的彈性機(jī)械波向認(rèn)識(shí)到光是一種電磁波的轉(zhuǎn)變時(shí)期麥克斯韋的光的電磁波理論洛侖茲的經(jīng)典電子論2、現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期理論基礎(chǔ)：量子電動(dòng)力學(xué)激光三、光學(xué)現(xiàn)象的分類和應(yīng)用1、幾何光學(xué)服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律設(shè)計(jì)各種光學(xué)儀器2、物理光學(xué)波動(dòng)光學(xué)－精密測(cè)量，分光儀器進(jìn)行光譜分析研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)，化學(xué)分析，星體信息等波動(dòng)光學(xué)，量子光學(xué)，激光非線性光學(xué)傅里葉光學(xué)§17－1光源相干光

廣義：電磁波狹義：可見(jiàn)光，電磁波中的狹窄波段1.光

一、光的電磁本質(zhì)光波：交變電磁場(chǎng)在空間傳播平面電磁波方程

真空中的光速可見(jiàn)光的范圍

光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼視覺(jué)和底片感光上起主要作用.2、光與機(jī)械波相干性比較相同：

相干條件振動(dòng)方向相同頻率相同相位差恒定

光強(qiáng)分布：干涉項(xiàng)相長(zhǎng)相消

相長(zhǎng)相消二、光源(1)熱輻射自發(fā)輻射(5)同步輻射光源(6)激光光源受激輻射普通光源激光光源熱光源

—冷光源

(2)電致發(fā)光(3)光致發(fā)光(4)化學(xué)發(fā)光1.光源的分類

2.光源的發(fā)光機(jī)理

（1）普通光源的發(fā)光機(jī)理

例：氫原子光譜巴爾末系（可見(jiàn)光）……n12345E1=-13.6eVE2E3E4波列波列長(zhǎng)L=

c發(fā)光時(shí)間

：間歇性

隨機(jī)性

II0I0/2

譜線寬度發(fā)光特點(diǎn)：

自然展寬

非相干性

獨(dú)立（同一原子不同時(shí)刻發(fā)的光）獨(dú)立（不同原子同一時(shí)刻發(fā)的光)··兩普通光源或同一光源的不同部分是不相干的不同原子發(fā)光、或同一原子各次發(fā)光頻率振動(dòng)方向初相具有隨機(jī)性難以滿足相干條件受激輻射頻率相位偏振態(tài)傳播方向完全相同E2E1h

h

h

（2）激光光源的發(fā)光機(jī)理

二、相干光的獲得思路：將同一點(diǎn)光源、某一時(shí)刻發(fā)出的光分成兩束，再引導(dǎo)其相遇疊加

分波陣面法將同一波面上兩