《大学物理》11.1 光源 相干光 光程 光程差

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第11章 波动光学 11章11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 光源 相干光 光程 光程差 分波阵面干涉 分振幅干涉 迈克尔逊干涉仪 惠更斯光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理 单缝夫琅和费衍射 光栅衍射 光的偏振

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11.1光源 相干光 光程 光程差 光源一、光源发射光波的物体统称为光源 光源。 光源 热光源：热致发光 自发辐射 光 源 受激辐射 自发辐射 能级跃迁 E1 电致发光 冷光源 光致发光 化学发光 激光光源 E2波列

ν = ( E2 E1 ) / h波列长 L = τ c

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二、光的相干条件E1 = E10cos(ωt +1) E2 = E20cos(ωt +2 )r1 S1 S2

P点 点

E1 = E10cos(ωt

2π

P

r2

λ 2π E2 = E20cos(ωt r2 +2 ) λ P点合振动 点合振动 E = E0cos(ωt + )2 2 E0 = E10 + E20 + 2 E10 E20 cos 2π = ( 2 1 ) ( r2 r1 ) λ

r +1) 1

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对于频率相同； 相位差恒定；光矢量振动方向相同 的两束光的叠加I = I1 + I2 + 2 I1I2 cos干涉项

相干条件:(1) 频率相同； (2) 相位差恒定； (3)光矢量振动方向平行。

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三、获得相干光的方法1. 分波阵面法 P 分波面法： S * 分波面法： 2.分振幅法 分振幅法 S*

薄膜

P

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四、光程与光程差 1.光程 光程内光波在折射率为n的介质中传播的路程为 若时间 t 内光波在折射率为 的介质中传播的路程为 r ,用 λ n 表示光在介质中的波长，则相位落后值为 用 表示光在介质中的波长， 2π r = λn 介质中传播的速度 c 2π v= = nr n λ

光在真空中的波长

λ=

λn =

υ v

c

λn =

λn

L = nr光程

υ

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光程定义 光程定义:介质折射率n和光在介质中几何路程r的乘积 定义 (或光在真空中经历的路程). 表明:光在介质中传播时,其相位的变化不仅与光 波传播的几何路程和光波在真空中的波长有关外,还 与介质的折射率有关。光程是一个折合量，在相位改变相同的条件下，把光在介质中传 播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。

2.光程差 光程差 光程差 δ :从同一点光源(或初相位相同的两相干光源)发出的两束相干光,各自通过不同的介质和路经后,在 空间某点相遇时,它们的光程之差。 2π = δ 光程差与相位差的关系： 光程差与相位差的关系： λ

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干涉极大、极小条件(用光程差表示) 3. 干涉极大、极小条件(用光程差表示)1 干涉极大条件 = ±2kπ ,

k = 0, ,2,3... 1

δ = λ 2π2 干涉极小条件

λ δ = ±2k , k = 0,1,2,3... 2k = 0, ,2,3... 1

= ±(2k +1)π ,

λ δ = ±(2k +1) , 2

k = 0, ,2,3... 1