课件77张PPT。1第四篇 光 学 前 言 第十二章 光的干涉 第十三章 光的衍射 第十四章 光的偏振1前 言1、什么是光学 光学是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用等规律的学科 。其可分为：几何光学、波动光学、量子光学 几何光学：以光的直线传播为基础，研究光在透明介质中的 传播规律。波动光学：以光的波动性质为基础，研究光的传播及规律。 量子光学：以光的粒子性为基础，研究光与物质相互作用规律。2、光学的发展 17、18世纪有以牛顿为代表的微粒说，以惠更斯为代表的波动说。但占统治地位的是微粒说。1 19世纪初波动光学体系已经基本形成 托马斯·杨和菲涅耳起了决定作用。从1801年英国的托马斯·杨首先用实验证实了太阳光的干涉， 光的波动学说逐步确立。十九世纪下半叶，麦克斯韦电磁场理论指出，光是电磁波中波长在0.4－－0.76?m的电磁波。实验还表明引起人的视觉的只是电磁波中的电矢量 E。 19世纪未二十世纪初，进入量子光学时期 由于黑体辐射、光电效应、康普顿效应，使光的波动理论出现困难。1905年愛因斯坦提出了光的量子学说，1924年德布罗意提出了物质波学说。光具有波粒二重性。1第十二章 光的干涉 §12-1 光源 光的相干性 §12-2 杨氏双缝干涉 §12-3 光程与光程差 §12-4 薄膜干涉 §12-5 劈尖干涉 牛顿环 §12-6 迈克耳逊干涉仪1§12-1 光源、光的相干性 一、光源 凡能发光的物体称为光源1、按发光的激发方式光源可分为热光源－利用内能发光，如白炽灯、碳火、太阳等。 冷光源－利用化学能、电能、光能发光，如萤火、磷火、 辉光等。作为光学光源的是热光源 2、发光机制热光源的发光过程是原子的外层电子进行能级跃迁的过程。① 对单个原子 一个外层电子跃迁一次，就发出频率一定，振动位相一定，振动方向一定的一个光波列，其持续时间大约是10-8秒，发出的光波列的长度（L＝c?)大约是几米长；1原子发光是间歇的，每次发一个光波列，间歇时间大约是10-8秒。 同一原子先后两次发出的光其频率、位相、振动方向都不 相同（何时发何时停具有随机性。) 一原子前后所发出的光波列所具有的频率、位相、振动方向等，具有随机性，彼此毫无内在联系。② 大量原子（同一时刻）不同原子发出的光是彼此独立的，具有随机性。 不同原子发出的光其频率、位相、振动方向都不相同。 1 即，一个原子发出的光波列与另一个原子发出的光波列在频 率、位相、振动方向上毫无内在联系，彼此完全独立。大量原子的发光具有独立性，随机性。?白光 指大量热原子发出的光，其包含了波长在0.4－－0.76?m 范围内的一切可见光；光的振动位相包含了0－2?内的一切值， 振动方向相对于传播方向是对称分布的。1 人们获取单色光的办法： （i） 利用光通过棱镜的色散现象分取； (ii) 具有选择性吸收的物质制作滤光片； (iii) 单色光源―――如钠光灯、镉灯、水银灯等 (iv) 激光光源。 二、光的单色性和光强1、光的单色性白光：普通热光原发出的是混色光。单色光：指具有确定的单一频率的光 光单色性的度量 用谱线宽度度量。 一束光，设其中心强度为I0处的波长为λ，则光强下降到I0/2 处所对应的两点处的波长差Δλ称之为谱线宽度。1例如，非常艳的色布：??在2-3?；单色光源：1-0.1? 、激光：10-8 ?。光振动指的是电场强度随时间周期性地变化。 2.光强 光学中常把电场强度E代表光振动，并把E矢量称为光矢量。?光的强度(即平均能流密度) I∝E02 用谱线宽度来描述光的单色性，Δλ越小，单色性越好。1三、光的相干性非相干叠加： I=I1+I2（如两手电光柱叠加）1、波的相干性2、光的相干性 普通热光源：两个独立的光源，或同一光源的不同部分发出的光，不满足相干条件。 单色光源：两个独立的单色光源，或同一单色光源的 ... ...
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