第15章波动光学 (2)PPT讲稿.ppt
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1、第15章波动光学第1页,共25页,编辑于2022年,星期日Development of theories of lightIsaac Newton(1643-1727)light was corpuscularThomas Young(1773-1829)light caused interferenceAugustin Fresnel(1788-1827)light caused diffractionFranois Arago(1786-1853)light was a wave Michael Faraday(1791-1867)the concept of the field and
2、lines of forceJames Clerk Maxwell(1831-1879)light was an electromagnetic waveThomas YoungMichael FaradayAugustin FresnelJames Clerk Maxell光的波粒之争光的波粒之争光的波粒之争光的波粒之争Isaac Newton第2页,共25页,编辑于2022年,星期日理论理论理论理论体系体系体系体系经典光学经典光学几何光学几何光学以以光光的的直直线线传传播播为为基基础础,研研究究光光在透明介质中的传播问题。在透明介质中的传播问题。波动光学波动光学以以光光的的波波动动性性为为
3、基基础础,研研究究光光的的传播及其规律传播及其规律量子光学量子光学以以光光和和物物质质相相互互作作用用时时所所显显示示出出的的粒粒子子性性为为基基础础,研研究究光光的一系列规律。的一系列规律。现代光学现代光学激光原理及应用激光原理及应用傅立叶光学傅立叶光学 全息光学全息光学光谱学光谱学 非线性光学非线性光学 第3页,共25页,编辑于2022年,星期日第第1515章章 波动光学波动光学15.1 15.1 光的相干性光的相干性15.10 15.10 偏振的干涉偏振的干涉 人为双折射现象人为双折射现象 旋光现象旋光现象15.9 15.9 双折射现象双折射现象15.8 15.8 反射和折射时的偏振现象
4、反射和折射时的偏振现象 15.7 15.7 光的偏振现象光的偏振现象15.615.6 X X射线的衍射射线的衍射15.5 15.5 光栅衍射光栅衍射15.4 15.4 单缝衍射和圆孔衍射单缝衍射和圆孔衍射15.3 15.3 薄膜干涉薄膜干涉15.2 15.2 双缝干涉双缝干涉第4页,共25页,编辑于2022年,星期日15.1.115.1.1光的电磁理论光的电磁理论光的电磁理论光的电磁理论平面电磁波方程平面电磁波方程真空中的光速真空中的光速 光矢量光矢量 用用 矢量表示光矢量矢量表示光矢量,它在引起人眼视觉和底片它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用感光上起主要作用.15.1 15.1 光的相干
5、性光的相干性介质的折射率介质的折射率介质中的光速介质中的光速第5页,共25页,编辑于2022年,星期日The electromagnetic spectrumViolet Blue Green Yellow Orange Red760600500400ultravioletinfraredvisible spectrumwavelength(nm)第6页,共25页,编辑于2022年,星期日光色光色 波长波长(nm)频率频率(Hz)中心波长中心波长(nm)红红 660 橙橙 610 黄黄 570 绿绿 540 青青 480 兰兰 460 紫紫 430 可见光七彩颜色的波长和频率范围可见光七彩颜色
6、的波长和频率范围760622 622597 597577 577492 492470 470455 455400 第7页,共25页,编辑于2022年,星期日干涉条件:干涉条件:频率相同、振动方向相同、有恒定的相位差频率相同、振动方向相同、有恒定的相位差干涉定义:干涉定义:满满足足相相干干条条件件的的两两列列或或两两列列以以上上的的波波,它它们们在在空空间间的的重重叠区域内各点相遇时,将发生干涉现象叠区域内各点相遇时,将发生干涉现象.干涉现象是一切波动所具有的共同现象干涉现象是一切波动所具有的共同现象.15.1.2 15.1.2 光的相干性光的相干性光的相干性光的相干性 相干光:相干光:能产生干
7、涉现象的光能产生干涉现象的光.相干光源:相干光源:能产生相干光的光源能产生相干光的光源.p12r1r2两列光波的叠加两列光波的叠加:P点点:其中其中第8页,共25页,编辑于2022年,星期日平均光强:平均光强:1.相干叠加相干叠加 干涉加强干涉加强干涉减弱干涉减弱I=I 1+I 22.非相干叠加非相干叠加 I=2 I 1干涉项干涉项其中其中即即第9页,共25页,编辑于2022年,星期日15.1.3 15.1.3 普通光源普通光源普通光源普通光源发发发发光微光微光微光微观观观观机制的特点机制的特点机制的特点机制的特点1.光源光源两大类光源:两大类光源:普通光源、激光光源普通光源、激光光源-自发辐
8、射自发辐射2.普通光源的发光机制普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁原子能级及发光跃迁基态基态激激发发态态跃迁跃迁自发辐射自发辐射P21第10页,共25页,编辑于2022年,星期日普通光源发光的特点:普通光源发光的特点:间歇性:间歇性:间歇性:间歇性:各原子发光是间歇的,平均发光时间各原子发光是间歇的,平均发光时间各原子发光是间歇的,平均发光时间各原子发光是间歇的,平均发光时间 t t约为约为约为约为1010-8-81010-10-10s s,所发出的是一段长为,所发出的是一段长为,所发出的是一段长为,所发出的是一段长为L L=c c t t的光波列。的光波列。的光波列。的光波列。随机性随机性
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