r2 - r1 n - 1d

而不是Δ 0
§8-1 光的干涉 9

通过薄透镜的近轴光线具有等光程性.
A B C
a
B C
a
·
焦平面
F
S
·
b c
·
S
焦平面
A
B C
·
F
使用透镜不会产生附加光程差，物点到象点各光 线 之 间 的 光 程 差 为 零 —— 等 光 程 性 （aplanatism）。
(constant phase difference)
P
§8-1 光的干涉 3

普通光源的发光机理: 物质发光的基本单元——分子、原子等从具有较 高能量的激发态向具有较低能量的状态 ( 基态或 低激发态 ) 跃迁时 , 发射的一个电磁波波列 (wave 波列 train).
激 发 态 跃迁 基态
（transition）
: 7.5 1014 ~ 4.3 1014 Hz
4000Å 紫
可见光的范围
7600Å 红
红 760nm~630nm 橙 630nm~590nm 黄 590nm~570nm 绿 570nm~500nm 青 500nm~460nm 蓝 460nm~430nm 紫 430nm~400nm
§8-1 光的干涉 1
§8-1 光的干涉 11
光学篇（Optics)

波动光学(Wave Optics) 几何光学(Geometrical Optics) X射线(X-ray) 激光(Laser)
4000Å 紫
7600Å 红
第八章 波动光学及医学应用
光的干涉
光的衍射 光的偏振
第八章 波动光学及医学应用
光是人类以及各种生物生活中不可或缺的要素 人类对光本质的认识：
n f nf n
光通过不同媒质时的相位差，引入“光程”的概念。
§8-1 光的干涉 7
光程 : L=nr, 光波在介质中 所经历的几何路程 r 与该介 质的折射率n的乘积。
n1
r1
n2 ……
……
nm
rm
2.光程差（optical path difference）： n2 r2 - n1r1 3.相位差和光程差的关系： 2r 2nr 2 n 意义：把光在介质中通过的几何路程按相位变化 相同折合到真空中的路程——可以统一用真空中的 波长来计算.
En
自发辐射(spo长 L = Δt c=3m
原子的发光跃迁
跃迁过程的持续时间约为 10-8 s
§8-1 光的干涉 4
普通光源发光特点 原子发光是断续的 , 每次发光形成一长度有限的 波列,各原子或同一原子各次发出的波列,其频率 和振动方向可能不同； 来自两个光源或同一光源的两部分的光 , 不满足 相干条件,叠加时不产生干涉现象.
光的干涉(interference of light)：满足一定条 件的两束光重叠时,在叠加区域形成稳定、不均 匀的光强分布的现象.

光的干涉在历史上曾 作为光的波动性的重 要例证.
彩色的肥皂泡
§8-1 光的干涉 2
一、光的相干性： 光源 （light source） 任何发射光波的物体称为光源。 光是电磁波。 可见光是能引起人的视觉的那部分电磁波。 1、相干光(coherent light) ：相干光源发出的光。 频率相同 1 相干条件：(the same frequency) (coherent 振动方向相同 (the same direction of vibration) 2 condition) 相位差恒定
牛顿的微粒说（Particle theory） ==>惠更斯的波动说（Wave theory） ==>麦克斯韦电磁波说（Electromagnetic wave theory） ==>爱因斯坦的光量子说（Quantum light theory）
第八章 波动光学及医学应用
光学发展简史
萌芽时期
几何光学时期
光程：L = (ni ri )
r2
§8-1 光的干涉 8
例 如图，在S2P 间插入折射率为n、厚度为d 的媒 质。求：光由S1、S2 到 P 的相位差 。
解：
S1

2
r1
n
d
· p
r2
2 r2 - d nd - r1
2
L2 - L1
S2
2 若r1 r2 , 则 （n - 1)d ,
发展时期 波动光学时期 量子光学时期 现代光学时期
远古 萌芽 16 17 几何光学 过渡时期波动 理论逐惭形成 18 19 波动 光学 20
微粒学说 波动学说
波粒二象性
(wave-particle duality)
21 世纪轴
现代光学 量子光学
第八章 波动光学及医学应用
光本质上是种电磁波，可见光波长为400~760nm 之间。光的干涉、衍射现象证明了光的波动性， 而偏振现象则证明了光的横波性质。
§8-1 光的干涉 10
三.杨氏双缝干涉（double-slit interference）实验
1.实验方法及现象：
托马斯· 杨 (T. Young, 1773-1829)英国人
1801年,托马斯杨完成了一个判别光性 质的关键性实验 .观察屏上有明暗相间 的等间距条纹 ,这只能用光是一种波来 解释.杨还由此测出了光的波长.

· ·
自发辐射
独立
（不同原子同一时刻发的光）
独立（同一原子不同时刻发的光）
§8-1 光的干涉 5

相干光的获得方法 将光源上同一原子同一次发的光分成两部分,再 使它们叠加.
s1
光的相干性与波列
光 源
*
s2
分割波阵面法
分割振幅法
（division of wavefont）
（division of amplitude）
§8-1 光的干涉 6
二、光程与光程差: 相位差在分析光的干涉时十分重要，为便于计算 光在介质中传播时，光振动的相位沿传播方向逐 点落后。光传播一个波长的距离，相位变化2。 1.光 程 (optical path) 介质中 ：几何路程 r ，波速 u ，波长 ，折射率 n 。 真空中：路程L，波速c，波长 。时间t，频率f。 c u c u , L=ct=nu· t=nr