大学物理波动光学复习课件讲义

1、15.1 相干光 光程及光程差,11.1 相干光 光程及光程差,一、热光源的发光机制,自发辐射：,在没有外界干预下，原子会自发地从高 能级跃迁到低能级而引起的光辐射。,发光特点：,间歇性：波列长度有限！,独立性：不同波列特性不同！,因各原子 发光的独立性，光源上 各部分发出的光子具有 不同的特性，使得p点 干涉特性不定。,二、普通光源的时间相干性与空间相干性,时间相干性：,因波列长度短即原子发光间歇性引起的。,空间相干性：,三、相干光的获得方法,1. 分波阵面法：, 相干波源S1、S2位于同一波阵面上。, 相干波源S1、S2位于同一波阵面上。

2、稳恒磁场,一、描述磁场的物理量-磁感应强度,二、基本定律,运动电荷的磁场,1.毕奥-萨伐尔定律,适用条件： 稳恒磁场,右手法则,磁通量:,通过磁场中一给定曲面的总磁感应线数.,1.磁场的高斯定理,磁场的高斯定理,通过闭合曲面S的磁通量：,磁场属涡旋式的场，是无源场.,三、稳恒磁场两个基本定理,环路定理,的代数和,所围电流,l,的环路积分,B,沿,l,0,m,乘,2、安培环路定理,的环路积分只与环内电流有关,与环外电流无关。,是闭合环路内电流的代数和。,I,i,S,B,是环路 l 上任一点的磁场，是环内、外所有电流的产生磁场的矢量和。,B,定理说明稳恒磁场。

3、波动光学小结,一、光的干涉,S1 和 S2 是同相波源,屏上 P 点是明是暗的条件,明纹位置,暗纹位置,相邻两明纹或两暗纹间距,干涉条纹的位置,若其中一缝被折射率为n, 厚为e的透明薄片遮盖, 干涉条纹将发生平移, 但条纹间距不变。,薄片遮盖上缝, 屏上P点,现在 k 级明纹位置,而,即干涉条纹将向上平移,若薄片遮盖下缝，同理可证明干涉条纹将向下平移。,问题1 若两缝都被厚度同为e, 折射率分别为n1和n2的透明薄片遮盖, 则屏上干涉条纹如何变化?,现在 k 级明纹位置,而,问题2：双缝实验中，原来缝S到两缝S1和S2的距离是相等的，现将缝S向下平移一微小。

4、总复习,Review,主 要 内 容,一、光的干涉 二、光的衍射 三、几何光学 四、光学仪器 五、光的偏振 六、光的吸收、散射和色散 七、光的量子性 八、现代光学基础,一、光的干涉,1. 基本概念 光的电磁理论光是某一波段的电磁波， 其速度就是电磁波的传播速度；可见光在电磁波谱中只占很小的一部分，波长在 390 760 nm 的狭窄范围以内。 相干条件频率相同、振动方向相同、相位差恒定。 干涉的分类 分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉。, 杨氏双缝 相位差： 光程差： d 光强分布： +极值条件： 条纹：, 薄膜干涉 光程差：等倾：等厚：, 迈氏干。

5、薄膜干涉,利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射(或折射)，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。,一、等倾干涉,扩展光源照射下的薄膜干涉,在一均匀透明介质n1中 放入上下表面平行,厚度 为e 的均匀介质 n2(>n1)，用扩展光源照射薄膜，其 反射和透射光如图所示,8-3 分振幅干涉,光线a2与光线 a1的光程差为：,由折射定律和几何关系可得出：,干涉条件,不论入射光的的入射角如何,。

6、振动和波动,第四篇,第19章,振 动,1940年美国塔科马海峡大桥断塌,振动（vibration）是自然界中最普遍的一种运动形式。物体在平衡位置附近做往复的周期性运动，称为机械振动。电流、电压、电场强度和磁场强度围绕某一平衡值做周期性变化，称为电磁振动或电磁振荡。,虽然各种振动的具体物理机制可能不同，但是作为振动这种运动的形式，它们却具有共同的特征。,广义振动：任一个物理量在某一定值附近往复变化， 该物理量的运动称为振动。如物理量：,引言,(简谐振动）,振动的形式:,最基本、最重要的振动形式是简谐振动(S.H.V.) simple harmonic。

7、大学物理教程,第6章 波动光学,6.1 光的相干性,光波,6.1.1,光波是电磁波的一部分，仅占电磁波谱很小的一部分，它与无线电波、X射线等其他电磁波的区别只是频率不同，能够引起人眼视觉的那部分电磁波称为可见光。光源发出的频率为10221026Hz的电磁波泛称为光。光包括红外光、可见光和紫外光三部分。在可见光范围内，不同频率的光将引起不同的颜色感觉，表6.1是各光色与频率（或真空中波长）的对照，光在波长从小到大过程中呈现出由紫到红等各种颜色。,6.1 光的相干性,6.1 光的相干性,6.1 光的相干性,6.1 光的相干性,光源,6.1.2,6.1 光的相干。

8、大学物理学电子教案,信息学院教学课件,第八章 波动光学,一、光学的研究内容,研究光的本性；光的产生、传输与接收规律；光与物质的相互作用；光学的应用。,绪言,二、光的两种学说,牛顿的微粒说 光是由发光物体发出的遵循力学规律的粒子流。,惠更斯的波动说 光是机械波，在弹性介质“以太”中传播。,四、光学的分类,几何光学 以光的直线传播和反射、折射定律为基础，研究光学仪器成象规律。 物理光学 以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象基本规律。 波动光学光的波动性：研究光的传输规律及其应用的学科 量子光学光的粒子性：研究光与物。

9、一、光学的研究内容,研究光的本性；光的产生、传输与接收规律；光与物质的相互作用；光学的应用。,绪言,二、光的两种学说,牛顿的微粒说 光是由发光物体发出的遵循力学规律的粒子流。,惠更斯的波动说 光是机械波，在弹性介质“以太”中传播。,四、光学的分类,几何光学 以光的直线传播和反射、折射定律为基础，研究光学仪器成象规律。 物理光学 以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象基本规律。 波动光学光的波动性：研究光的传输规律及其应用的学科 量子光学光的粒子性：研究光与物质相互作用规律及其应用的学科,三、光的本性,光的电磁理。

10、1,热力学第零定律？,温度的宏观定义？,理想气体的模型？,理想气体的状态方程？压强公式？,2,2.2 温度的统计意义,T是大量分子热运动平均平动动能的量度。,由此给出温度的统计意义 ,3,（记住数量级！）,T = 273K时，,4,问题： 关于温度的意义，有下列几种说法：1、气体的温度是分子平均平动动能的量度。2、气体的温度是大量气体分子热运动的集 体表现，具有统计意义。3、温度的高低反映物质内部分子运动剧烈 程度的不同。4、从微观上看，气体的温度表示每个气体 分子的冷热程度。,5,2.3 能量均分定理,一. 气体分子自由度（degree of freedom。

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12、期末复习,第五篇 波动光学光的干涉光的衍射光的偏振,第21章光的干涉,一、相干光的条件:频率相同 振动方向相同 恒定的相差,二、杨氏双缝干涉,明暗条件 强度分布,1、明暗条件：,中，影响“ ”的因素,几何路程 r1 , r2,介质 “ n ”,S1 , s2 处的位相,直接由位相反映,由光程反映,半波损失,注意(1),(2) 动态反映,（A）装置放入介质中,（B）点光源不放中间:（如右上图）,例1：双缝一缝前若放一云母片，原中央明纹处被 第7级明纹占据。,已知：,解：,求：云母片厚度,插入云母片条纹为何会移动？,光程差改变了。,0级明纹移到那里去了？,上面去了。。

13、波动光学部分 复习,光程,设c为光在真空中的传播速度，v为光在折射率为n的媒质中的传播速度,由折射率定义,t 时间内，光在介质中传播的距离,意义：将媒质中的路程折算成真空中的路程，以便比较，可理解为在相同时间内光线在真空中传播的距离。,光程差：,相位差：,光干涉条件,双缝干涉,干涉条纹在屏幕上的分布：,屏幕中央（k = 0）为中央明纹,其中 k 称为条纹的级数,相邻两明纹或暗纹的间距：,在双缝干涉实验中，用波长为500 nm的单色光垂直入射到双缝上，屏与双缝的距离D=200 cm，测得中央明纹两侧的两条第十级明纹中心之间距离为x=2.20 cm。

14、波动光学,1.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,2. 光程,光的干涉,（1）定义：,（2）相位差和光程差的关系：,（3）半波损失：从光疏到光密，垂直入射或掠射，反射光附加光程/2 .,（4）透镜不产生附加光程差,3. 杨氏双缝干涉,（明条纹）,（暗条纹）,干涉明暗条纹位置,相邻明、暗条纹中心间距：,4. 劳埃德镜,接触处, 屏上O 点出现暗条纹,半波损失,光的干涉,光程差：,(1) 影响条纹宽度的因素：,杨氏双缝干涉的讨论,(2) 在缝后加一薄玻璃片，观察条纹的移动,盖住上缝时：,中央明纹上移,盖住下缝时：,中央明纹下移,上移。