第十八章-波动光学优秀PPT.ppt
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1、傅科测出光在水中的速度小傅科测出光在水中的速度小于空气中速度于空气中速度确定性判据确定性判据1719世纪世纪牛顿的微粒说牛顿的微粒说惠更斯的波动说惠更斯的波动说光是从光源发出的微粒流光是从光源发出的微粒流光是介质(以太)中的机械波光是介质(以太)中的机械波起先占统治地位起先占统治地位19世纪初世纪初波动说波动说杨氏双缝试验显示干涉现象杨氏双缝试验显示干涉现象惠更斯惠更斯-菲涅耳原理能说明菲涅耳原理能说明光直线传播和衍射现象光直线传播和衍射现象1850年年波动说波动说获得更多的支持获得更多的支持傅科旋转镜法测光速傅科旋转镜法测光速SS1S2M1M2L18-0关于光的本性的相识发展简史关于光的本性
2、的相识发展简史说明与实物作用过程说明与实物作用过程(光的吸取与放射)(光的吸取与放射)中发生的现象中发生的现象说明传播过程(反射、说明传播过程(反射、折射、干涉、衍射和偏折射、干涉、衍射和偏振)中发生的现象振)中发生的现象 本章主要介绍光的波动性,光的粒子性在近本章主要介绍光的波动性,光的粒子性在近代物理中介绍代物理中介绍赫兹试验证明白光是电赫兹试验证明白光是电磁波的预言磁波的预言19世纪世纪60年头年头麦克斯韦电磁波理论麦克斯韦电磁波理论光电效应、康普顿效应光电效应、康普顿效应等不能用波动说说明等不能用波动说说明20世纪初世纪初波动理论遭遇困难波动理论遭遇困难光具有波粒二象性光具有波粒二象性
3、表现为粒子表现为粒子表现为波动表现为波动第第一一部部分分 光光的的干干涉涉18-5 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪18-4 由分振幅法产生的光的干涉由分振幅法产生的光的干涉18-3 光程和光程差光程和光程差 薄透镜的一特性质薄透镜的一特性质18-2 由分波阵面法产生的光的干涉由分波阵面法产生的光的干涉18-1 光源光源 光的相干性光的相干性1.理解获得相干光的方法。理解获得相干光的方法。3.能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置。涉条纹的位置。4.理解迈克耳孙干涉仪的工作原理。理解迈克耳孙干涉仪的工作原理。2.驾驭光程的概念以及光程差和相位差
4、的关系。驾驭光程的概念以及光程差和相位差的关系。一一.光源光源 放射光波的物体放射光波的物体1.1.热辐射热辐射 加热维持物体的温度,辐射就能持续进行下加热维持物体的温度,辐射就能持续进行下去,称为去,称为热辐射。热辐射。光波就是电磁波,任何物体都辐射电磁波。光波就是电磁波,任何物体都辐射电磁波。白白炽炽灯灯太太阳阳181 光源光源 光的相干性光的相干性 电致发光电致发光2.2.发光发光 需依靠一些激发过程获得能量维持辐射需依靠一些激发过程获得能量维持辐射 光致发光光致发光 化学发光化学发光半半导导体体发发光光二二极极管管闪电闪电荧光玩具荧光玩具荧光玩具荧光玩具节节节节能能能能灯灯灯灯萤火虫萤
5、火虫霓霓虹虹灯灯3.3.同步辐射光源同步辐射光源 在同步辐射加速器中速度接近光速作环形运在同步辐射加速器中速度接近光速作环形运动的电子快速损失能量产生的辐射动的电子快速损失能量产生的辐射 特点特点:方向性好、亮度高,还具有连续性、方向性好、亮度高,还具有连续性、优异的准直性和易脉冲化等特性优异的准直性和易脉冲化等特性 应用:为晶体结构应用:为晶体结构探讨,生物大分子和生探讨,生物大分子和生物蛋白的结构探讨供应物蛋白的结构探讨供应了高性能的光源了高性能的光源北京的正负电子对撞机北京的正负电子对撞机可供应同步辐射光可供应同步辐射光1.1.一般光源(非激光光源)的发光机理一般光源(非激光光源)的发光
6、机理 原子发出的每一列光波是一段有限长的、振动原子发出的每一列光波是一段有限长的、振动方向确定、振幅不变或缓慢变更的正弦波。方向确定、振幅不变或缓慢变更的正弦波。波列波列波列长波列长L=c二二.光的相干性光的相干性每一波列持续时间约为每一波列持续时间约为 一般光源发出的光是由构成光源的大量原子或一般光源发出的光是由构成光源的大量原子或分子运动状态变更时发出的。分子运动状态变更时发出的。波列长度的数量级为波列长度的数量级为L=0.1 m 因波列持续时间过短,两因波列持续时间过短,两波列的干涉现象无法觉察。波列的干涉现象无法觉察。不同原子发的光不同原子发的光同一原子先后发的光同一原子先后发的光 同
7、一原子先后发出的波列振动方向和频率不确同一原子先后发出的波列振动方向和频率不确定相同,相位间无固定关系。定相同,相位间无固定关系。不同原子发出的波列振动方向和频率也不确定不同原子发出的波列振动方向和频率也不确定相同,相位间无固定关系。相同,相位间无固定关系。两列波为相干波的条件:两列波为相干波的条件:频率相同,振动方向频率相同,振动方向相同,在相遇点有恒定的相位差。相同,在相遇点有恒定的相位差。结论:两个独立光源发出的光波或同一光源两结论:两个独立光源发出的光波或同一光源两部分发出的光波在相遇区视察不到干涉现象。部分发出的光波在相遇区视察不到干涉现象。2.相干光的获得方法相干光的获得方法 为实
8、现光的干涉,可以从同一波列分别出两个为实现光的干涉,可以从同一波列分别出两个波列再令其重叠发生干涉。波列再令其重叠发生干涉。为得到明显的干涉现象,还必需满足:为得到明显的干涉现象,还必需满足:在相遇点两列光波的在相遇点两列光波的光程光程(几何路程与介质折射(几何路程与介质折射率的乘积)不能相差太大率的乘积)不能相差太大 在相遇点两列光波的振幅不能相差太大在相遇点两列光波的振幅不能相差太大光程差光程差 r1n1-r2n2相干长度相干长度一波列长一波列长应尽量接近应尽量接近路程路程 r1路程路程 r2介质折射率介质折射率 n2介质折射率介质折射率 n1通常产生相干光源的两种方法:通常产生相干光源的
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