5
二、光程(optical path)
6
真空中
Δ
2 πl
2π x 介质中 Δ c c V 得 由 n , V 所以 l nx


两式相比得 l x
n
此式表示，光在折射率为n的介质中传播x路程所 引起的相位变化,与在真空中传播nx的路程所引起 的相位变化相同。根据这个道理，我们把光传播的 路程与所在介质折射率的乘积，定义为光程。 一般式
6 7
49
动画演示
50
动画演示
51
平面检验
52
例
53
例
54
例
4.0mm
3.0mm
55
牛顿环
56
球面质检
57
例
58
例
59
迈克耳孙干涉仪
60
续上
61
等倾和等厚光路



2
2n2e

2
62
等倾吐级
63
等倾吞级
64
等厚移级
65
例
66
完
67
I I max I1 I 2 2 I1I 2
如果
I1 I 2 I 0
I 4I 0
(2) 相消干涉（暗） (2k 1)π ,
k 0,1,2,3...
I I min I1 I 2 2 I1I 2
如果 相干条件： ⑴频率相同；⑵存在互相平的振动分量； ⑶具有固定的相 位关系。
I1 I 2 I 0
I 0
在相遇处各点的光强决定于两列光波到达该点的光程差。
13
四、获得相干光波的方法
(1) 分波前法 (2) 分振幅法 (3) 分振动面法 杨氏双缝干涉 薄膜干涉和迈克耳孙干涉 偏振光干涉 1
s1 s s2
分波阵面 1 图
P
2
n1
n2 n3
分振幅 图2
14
晶体的双折射现象
2 I E0
4
同一种介质中光强的相对分布
普通光源：1 发光的间隙性 2 发光的随机性
t 108 s
l
激 发 态
基态跃迁
En
光波列长度 l t c
自发辐射
原子能级及发光跃迁
原子发光是断续的， 每次发光形成一长度 有限的波列, 各原子 各次发光相互独立， 各波列互不相干.
非相干(不同原子发的光) 非相干(同一原子先后发的光)
2
17—18世纪是光学发展史上的一个重要时期。伽利 略、开普勒发明了天文望远镜，斯涅尔、笛卡儿导出了 光的折射定律和反射定律。 对于光的本质存在争论，牛顿支持光的微粒学说， 它 可以说明光的反射和折射规律，并认为光在水中的传播速 度比空气中的速度大。惠更斯支持光的波动学说，它也能 解释光的反射和折射规律，并能说明双折射现象，但是认 为光在水中的传播速度比空气中的速度小。 1850年傅科从实验中测定了光在水中的传播速度比 空气中的速度小，法拉第、麦克斯韦证明了光是电磁波 。 爱因斯坦用光量子理论解释了光电效应实验。因此光具有 波粒二相性。
3
§14-1
一、光 波函数 色光波。 波
光波及干条件
y A cos( t kx )
代表一列无限延续的平面单
在光波的电矢量E和磁矢量B振动中，引起感光作 用和生理作用的主要是电矢量。
电矢量 E 的振动称为光振动
光强
1 1 2 n 2 I S E0 H 0 E0 E0 2 2 2c
n2 sin r 2e n 1 cos r
2
sin i n2 sin r n1
2n2e cos r
30
等倾干涉条纹
等倾干涉条纹
k k´ P f 透镜
焦平面
O
玻璃片 λ i´ i i i´ n2
光源 S
薄膜
e
31
垂直入射
i0
反射条件不同 (n2>n1, n2>n3 or n2<n1, n2<n3 ) (n1>n2>n3 or n1<n2<n3) 反射条件相同
透过食盐和方解石晶体的线条
15
16
17
杨氏双缝干涉
18
条纹间距关系式
19
续上
20
例
21
例
22
例
23
例
24
例
25
例
26
劳埃德镜实验
27
28
斜入射

(n2>n1, n2>n3 or
2 n2<n1, n2<n3 )
(n1>n2>n3 or n1<n2<n3)
29
AB BC e cos r AD AC sin i 2e tan r sin i
光强
I p I1 I 2 2 E1 E2
1
r1
·
P
当干涉项 2 E1 E2 0 , 非相干叠加 当干涉项 2 E1 E2 0 , 相干叠加
2
· r ·
2
1 1r1 2r2 ] E1 E2 E01 E02{cos[(1 2 )t (1 2 ) 2 c 1r1 2r2 cos[(1 2 )t (1 2 ) ]} c
(3) (1 2 ) 不恒定
非相干叠加时
E1 E2 0
12
I P I1 I 2
2.相干叠加
I I1 I 2 2 I1I 2 cos
(1) 相长干涉（明） 2kπ ,
1 2
(r1 r2 )
c
k 0,1,2,3...
第十四章 波 动 光 学
1
第十三章
§14-1 §14-2 §14-3 §14-4 §14-5 §14-6 §14-7 §14-8 §14-9 §14-10 §14-11 §14-12
波动光学
光波及相干条件 分波前干涉 分振幅干涉 惠更斯-菲涅耳原理 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 衍射光栅 衍射规律的应用 信息光学 光的偏振态 偏振光的获得和检测 旋光现象和电磁场的光效应 光的吸收、色散和散射
11
讨论
1.非相干叠加 (1) E1 E2
(2) 1 2
π E1 E2 E1E2cos 0 2
1 t T r 2r2 E01 E02{cos[(1 2 )t (1 2 ) 1 1 ] t 2T c 1r1 2r2 cos[(1 2 )t (1 2 ) ]}dt 0 c 即 E1 E2 0
32
例
33
例
34
应用举例
35
防反射膜
36
高反射膜
37
三层膜
38
例
39
非平行膜等厚干涉
40
垂直入射
41
平面劈尖
42
劈尖光程差
43
相邻条纹间距


2n2
44
常见劈尖
45
空气劈尖
46
条纹间距
47
动画演示
48
条纹平动
A A P B P′ P d
B
0 1
2 3
4
0 1
2 3 4 5
L ni xi
i
7
n1 n2 n3 n4
l1
l2
l3 l4
L n1l1 n2l2 n3l3 n4l4
8
透镜无附加光程差
9
续上
10
三、相干条件(coherent condition)
1r1 r E1 E01cos(1t 1 ) E2 E02cos( 2t 2 2 2 ) c c 2 2 2 EP E1 E2 EP E1 E2 2 E1 E2