7惠更斯-菲涅耳原理教程VIP免费

波动光学——光的干预第一页，共二十八页。光是电磁波——麦克斯韦电磁场理论第二页，共二十八页。X射线是波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。X射线是一种波长很短的电磁波，其波长约介于0.01~100埃〔10的负10次方米，纳米的十分之一〕之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光、使照相底片感光以及空气电离等效应。波长越短的X射线能量越大，叫做硬X射线，波长长的X射线能量较低，称为软X射线。波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～100埃范围内的称软X射线。第三页，共二十八页。X射线用来帮助人们进行医学诊断和治疗；用于工业上的非破坏性材料的检查。x射线管道爬行器管道焊缝x射线检测设备x射线便携式合金材料鉴别x射线检测压力容器第四页，共二十八页。00/1rr/rrc/1u光速00/1c真空中的光速一、光波的描述uTuf如光波为简谐波，该如何用数学语言描述呢？波函数是怎样的？第五页，共二十八页。振动取决于位相，所以振动的传播就是位相的传播0(,)xtkxt0(,)xttkx波的位相，与时间和空间相关(,)()cos[(,)]UxtAxxt0(,)()cos[]UxtAxtkx0(,)()cos[]UxtAxkxt第六页，共二十八页。〔1〕平面波：波面是平面•〔a〕振幅为常数•〔b〕空间位相为直角坐标的线性函数()xyzPkrkxkykzkrk000000(,)cos[()]cos[]cos[()]xyzUxtAtPAtkrAtkxkykz第七页，共二十八页。〔2〕球面波：波面是球面1()/APAr()Pkr振幅空间位相10(,)cos[]AUxttkrr〔发散球面波〕10(,)cos[]AUxttkrr〔会聚球面波〕第八页，共二十八页。〔3〕光波的复振幅描述•由于可以用复指数的实部或虚部表示余弦或正弦函数，所以可以用复数来描述光波的振动0[()](,)()itPUPtAPe0()()()itiPAPee指数取正号第九页，共二十八页。)()()(~PiePAPU复振幅包含了振幅和位相，直接表示了定态光波在空间P点的振动，或者说复振幅表示了波在空间的分布情况。所以，但凡需要用振动描述的地方，都可以用复振幅代表。〔波前函数〕•光波场在P点的强度)(~)(~)()(*2PUPUPAPI第十页，共二十八页。二、惠更斯－菲涅耳原理1、惠更斯原理波在各向同性的均匀介质中传播时，波速、波振面形状、波的传播方向等均保持不变。但是，如果波在传播过程中遇到障碍物或传到不同介质的界面时，那么波速、波振面形状、以及波的传播方向等都要发生变化，产生反射、折射、衍射、散射等现象。通过求解波动方程来预言波的行为就比较复杂了。惠更斯原理提供了一种定性的几何作图方法，在很广泛的范围内解决了波的传播方向等问题。第十一页，共二十八页。1、惠更斯原理介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前〔波阵面〕.第十二页，共二十八页。球面波波源........平面波.....t传播方向t+t波面t波面传播方向t波面t+t波面utut第十三页，共二十八页。1、解释衍射成因；〔flash动画〕2、推导反射、折射定律入射波的波面反射波的波面入射波的波线反射波的波线波的反射定律：当波传到两种介质交界面发生反射时〔1〕入射线、法线、反射线在同一平面内；〔2〕入射线与反射线分居法线两侧；〔3〕反射角等于入射角；〔4〕反射波的波长、频率、波速与入射波相同。第十四页，共二十八页。折射现象：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象。发生折射的原因：不同介质中波的传播速度不同。CAiiBDrr入射波的波面折射波的波面第十五页，共二十八页。折射定律：〔1〕入射线、法线、折射线在同一平面内；〔2〕入射线与折射线分居法线两侧；〔3〕入射角正弦与折射角正弦之比等于波在第一种介质中传播速度与在第二种介质中传播速度之比。21sinsinvvri〔4〕在折射中，频率不...