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1、第十二章波動光學(xué)17世紀(jì)，牛頓的微粒說，惠更斯的波動說，都可以解釋反射、折射，但微粒說認(rèn)為水中的光速大于真空中的光速；19世紀(jì)初，光的干涉、衍射、偏振－與微粒說不相容；1862，傅科測定水中的光速小于真空中的光速－光的波動說；1860，麥克斯韋，光是電磁波；1900年，光的粒子性；光的波粒二象性。1基礎(chǔ)理論的發(fā)展：傅立葉光學(xué)、相干光學(xué)、信息處理、強(qiáng)激光下的非線性光學(xué)；技術(shù)發(fā)展：全息照相技術(shù)、集成光學(xué)、光通訊；干涉、衍射、偏振的應(yīng)用：長度的精密測量、光譜學(xué)的測量與分析、光彈性研究、晶體結(jié)構(gòu)分析。2一、光的干涉12－2光源單色光相干光1、光源熱能激發(fā)光源：白熾燈、
2、弧光燈；電致發(fā)光：稀薄氣體的輝光放電、發(fā)光二極管；光致發(fā)光：熒光，磷光；化學(xué)發(fā)光：燃燒、螢火蟲、磷的氧化。3電子在激發(fā)態(tài)10-11-10-8s；發(fā)光持續(xù)時間10-8s；42、單色光可見光4000－7600A。譜線寬度單色光源0.1-10-3nm，激光10-9nm5引起譜線寬度的原因：（1）波列的長度是有限的，根據(jù)傅立葉分析可知，一列有限長的周期性波列是由無數(shù)個振幅不同、頻率連續(xù)變化的簡諧波疊加的結(jié)果，所以它的換率就有一定大小的頻寬；（2）原子相互碰撞將使原子的發(fā)光持續(xù)時間縮短，從而使譜線寬度加寬；（3）由于發(fā)光原子的熱運(yùn)動，原子發(fā)光的頻率會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，進(jìn)一
3、步使譜線寬度加寬。63、相干光對人眼或感光儀器起作用的是電場矢量E，故E又叫光矢量。7位相差恒定時，8相干光：頻率相同，方向相同，位相差恒定。兩個獨(dú)立的光源甚至同一光源的不同部分波列之間位相差不可能恒定－不是相干光。同一光源同一部分發(fā)出的光通過分束后獲得相干光。兩獨(dú)立激光器在10-8-10-9s干涉條紋。94、相干光的獲得方法分波陣面法，如楊氏雙縫干涉；分振幅法，如薄膜干涉。1012－3雙縫干涉1、楊氏雙縫干涉11122、干涉明暗條紋的位置13暗紋1415163、菲涅耳雙棱鏡實(shí)驗174、菲涅耳雙鏡實(shí)驗18注意：玻璃反射的半波損失。5、洛埃德鏡實(shí)驗1912-4光
4、程與光程差1、光程－nx202、光程差213、等光程性使用透鏡只改變光波的傳播情況，但對物象間各光線不會引起附加的光程差。224、反射光的相位突變和附加光程差光從光疏媒質(zhì)到光密媒質(zhì)的反射有半波損失。23例題T2注入待測氣體，干涉條紋移動。2412－5薄膜干涉－－等傾條紋1、等傾干涉條紋－分振幅法25光程差由入射角決定，相同的入射角有相同的光程差，對應(yīng)同一干涉條紋－等傾條紋。26對薄膜反射干涉:明紋暗紋2728入射角越大，光程差越小，級數(shù)越低，外條紋級數(shù)低。面光源上每一點(diǎn)發(fā)出的光都要產(chǎn)生一組相應(yīng)的干涉環(huán)紋，由于方向相同的平行光都被透鏡會聚到焦平面上同一點(diǎn)，所以由
5、光源上不同點(diǎn)發(fā)出的光線，凡有相同傾角的，它們所形成的干涉環(huán)紋都重疊在一起．所以，干涉環(huán)紋的總光強(qiáng)是S上所有點(diǎn)光源產(chǎn)生的干涉環(huán)紋光強(qiáng)的非相干相加，這樣就使干涉條紋更加明亮，這就是在實(shí)驗中總是使用面光源來產(chǎn)生等傾條紋的道理。29302、增透膜和高反射膜利用薄膜的干涉使反射光減到最小。光垂直入射：透射相干光的光程差：31反射光相消ne等于1/4波長，選5500A反射光相消，反射光黃綠光最弱，紅藍(lán)光較強(qiáng)，呈藍(lán)紫色。氦氖激光器等增加反射光的強(qiáng)度。低折射率的膜換成高折射率的膜，ne等于1/4波長。多層鍍膜使某一特定波長的單色光透過－干涉濾光片。3212－5薄膜干涉－等厚條
6、紋1、等厚干涉條紋光線垂直入射。33等厚干涉條紋決定于膜層厚薄不勻的分布。垂直入射的反射干涉:342、劈尖膜353637把光學(xué)平面的標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊放工件上，利用劈尖的等厚干涉條紋檢驗工件的平整度，在測量的精密度達(dá)0.1微米。38P147例題12－930條明紋間距4.295mm。393、牛頓環(huán)4041作業(yè)：12-10，1-1442434412－6邁克爾孫干涉儀1、邁克爾孫干涉儀454647482*邁克爾孫－莫雷實(shí)驗?zāi)康模簻y定地球在以太中運(yùn)動的相對速度u。增長光路浮在水銀面上49理論計算得干涉儀轉(zhuǎn)過90度后條紋移動0.4條，實(shí)驗用的干涉儀可以觀察0.001條紋移動，但
7、觀察不到條紋移動。愛因斯坦認(rèn)為不同路徑光速相同，以太不存在。502*光的非單色性對干涉條紋可見度的影響51二、光的衍射12-7光的衍射現(xiàn)象惠更斯－菲涅耳原理1、光的衍射現(xiàn)象光的波長很短，衍射現(xiàn)象不顯著，只有當(dāng)障礙物的大小比光的波長大得不多時，才能觀察到衍射現(xiàn)象。5253542、菲涅耳衍射和夫瑯和費(fèi)衍射553、惠更斯－菲涅耳原理波在傳播過程中，從同一波陣面上各點(diǎn)發(fā)出的子波，在空間某點(diǎn)相遇時產(chǎn)生相干干涉疊加。565712－8單縫的夫瑯和費(fèi)衍射1、單縫的夫瑯和費(fèi)衍射5859任何兩個相鄰波帶所發(fā)出的子波在P點(diǎn)引起的光振動將完全相互抵消。606162632*、單縫衍射條
8、紋光強(qiáng)的計算－振幅矢量法把單縫處的波陣
