（如萤火虫）
1、普通光源：自发辐射
“基态”的电子
光子
“激发态”的电子
• 原子模型
激发态
En
1
跃迁 基态
自发辐射
原子能级及发光跃迁
2
P
Dt : 108 ~ 1010 s
DE h
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, 各原子各次发光相互独 立，各波列互不相干.
单色光：具有单一频率的光波称为单色光。
§12-2 光源 单色光 相干光
一、光源
光源： 发光的物体
两大类光源： 普通光源 激光光源
普通光源按光的激发分为以下几种：
热光源：利用热能激发的光源
（如白炽灯、弧光灯等）
电致发光：由电能直接转换为光能
（气体放电管、半导体发光二极管）
光致发光：由光激发引起的发光现象
化学发光：由化学反应引起的发光现象
平面波
·
a·
·
t + Dt
·t · · · ·
·
·
·
·
·
·
·
· ·
球面波
·
2. 波的衍射
当波在传播过程中遇到障碍物时，其传播方向绕过障碍 物发生偏折的现象，称为波的衍射。
波在窄缝的衍射效应
几何光学 波动光学
量子光学现代光学
▪几何光学：以光的直线传播为基础，研究光在
透明介质中的传播问题。
▪内容：
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
结论： 对光干涉起决定作用的不是这两束光的几何
路程之差，而是两者的光程差。
➢光程的物理意义：
光程： nr
nr nut ct
光程是光在媒质中通过的路程折合到同 一时间内在真空中通过的相应路程。
➢费马定理：
光从空间的一点到另一点是沿着光程为最 短的路径传播。
3、等光程性
a
从物点到像点之间的 各条光线等光程
获得相干光的途径
分波面法
分振幅法
pS *
·p
S*
薄膜
三.光的叠加原理
光是电磁波 E
u
0
H
E
E0
cos (t
x) u
0
p
1 r1
·
· r2
1. 两列光波的叠加(只讨论电振动) ·
2
P: E 光矢量，令 1 2 E20
E0
E1 E10 cos( t 1 )
E2 E20 cos( t 2 )
·S
b
c
S
·
A
B
F
·
A
·
C
B
F
C
结论：透镜只能改变光的传播方向而不 会引起附加光程差
4、附加光程差（额外光程差） ：
1 n21
n1 < n2< n3
n2
无附加光程
n3
1
2 n1
n2
n3
n1 > n2< n3 有附加光程
' 2
结论：分振幅法实现干涉时须考虑由半波损失 引起的附加光程差,当介质折射率依次增大 或减小时无附加光程差
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败 也是伟大的，所以不要放弃，坚持 就是正确的。
▪波动光学：以光的波动性为基础，研究
光的传播及其规律。
▪内容： •干涉
•衍射 •偏振
•量子光学：以光和物质相互作用时所显示出
的粒子性为基础，来研究光的一 系列规律。
▪内容： ▪光和物质的相互作用规律
•现代光学：反映了光学进一步于各个科技
领域的紧密结合。
▪内容：
•激光、全息摄影、光纤维 •光学计算机、傅里叶光学 •红外技术、遥感、遥测等
2
E E1 E2 E0 cos(t )
1 E10
E02 E120 E220 2E10 E20 cos 2 1
A、 设同一媒质种两列相干光波
的波动方程分别为：
E1
E10
cos( t
10
2 r1
)
E2
E20
cos( t
20
2 r2
)
s1·
r1 r2
·
s2
p
·
D 20 10 2
r2 r1 2k
加强
D
20
10
2
r2 r1
2k
1
减弱
k 0,1, 2,
D
20
10
2
r2
r1
2k时
加强
D
20
10
2
r2
r1
2k
1
k 0,1, 2,
减弱
由于两列波由同一光束分解出来，因此 10= 20
p
r2 r1 k
r2 r1 (2k 1) 2
§11-7 惠更斯原理
S2 S1
新波阵面
原波阵面
障碍物的小孔成为新的波源
t
t+Dt
uDt
惠更斯原理：
媒质中波动传播到达的各点，都可以看作是 发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波 波面的包迹决定了原波动的新的波前。
子波波源
波前
子波
t 时刻波面 t +Dt 时刻波面
· ·
· 波传播方向
· ·
uDt
c
c
u1 n1 u2 n2 式中λ：光在 真空 中的波长
2、光程与光程差
D
2
n2r2
n1r1
n1
r1
P
定义： 光程： nr
n2
r2
干涉图
光程差： n2 r2 n1r1
k (2k
(k 0,1,2,) 加强
1) (k 0,1,2,)
2
E10+E20 明纹中心
|E10-E20 | 暗纹
强度
光谱曲线
I0
谱线宽度 D
I0
2
例：钠黄光（5893埃） 5890埃 5896埃
谱 线D2及其 宽 度D2 波长
复色光：不同频率单色光 的混合光称为复色光。
2. 激光光源：受激辐射
= (E2-E1)/h
E2
E1
二.光的相干性
•方向性好 •单色性好 •高亮度 •相干性好
➢ 频率相同 ➢ 振动方向相同 ➢ 相位差恒定
加强 减弱
s1·
r1 r2
·
·
k 0,1,2,
s2
结论：光干涉问题的关键在于计算波程差。
B、初相位为零两束相干光在两种不同媒质中
E1
E10
cos tLeabharlann r1 u1n1r1 P
E2
E 20
cos t
r2 u2
n2
r2
则相位差为：
D
r2 u2
r1 u1
c
n2r2
n1r1
2
n2r2 n1r1