fang第十五章 波动光学基础4VIP免费

Xi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityAipingFangAipingFangapfang@mail.xjtu.edu.cnapfang@mail.xjtu.edu.cn11/19/201211/19/2012UniversityphysicsAPFang(3)牛顿环（1665）玻璃平板与平凸透镜之间，形成空气薄层。LTMABsNewtonringA222/en相干光程差：Re)eR(Rr2222Rre2222222RrneCBRrOUniversityphysicsAPFang明纹,.....3,2,1k,2k22R2r22暗纹,.....2,1,0k,2)1k2(2R2r22干涉条纹的半径（空气层的折射率近似为1）暗纹明纹，,......2,1,0k,Rkr,......3,2,1k2R)1k2(r讨论•干涉条纹特征：牛顿环与等倾条纹都是内疏外密的圆环形条纹，而牛顿环的环纹级次由环心向外递增。膜层厚度减少时，牛顿环的环纹向外扩张，等倾条纹则相反。UniversityphysicsAPFangNRrrkNk22测球面透镜的曲率半径R测波长λ：•检测透镜的表面曲率半径•中央暗纹,透射条纹与反射条纹相反样板待测透镜已知,测N、rk+N、rk，可得R。kRrk2R)Nk(rNk2已知R，测出N、rk+N、rk，可得λ样板待测透镜UniversityphysicsAPFang三、迈克耳逊干涉仪1880年，迈克耳逊（A.Michelson）创建了一种干涉仪（interferometer），用分振幅方法产生双光束干涉。1.仪器基本结构和原理1M2M1G2GP211S21G—分光板2G—补偿板探测器1）当21MM'M2等倾干涉22ne1M移动d有N条2Nd'M2条纹冒出（湮灭）光束1和2发生干涉UniversityphysicsAPFang2）当21M~M不垂直等厚干涉2Nd优点：将相干光完全分开2.相干长度与光的时间相干性（temporalcoherence）波列a)tcL(1a2a光程为1r光程为2r12rrL1M2M1G2GPS1lUniversityphysicsAPFang相干长度tcLmax由傅立叶分析可知：1tc2c/Lmax2结论：L时间相干性好白光光源mL710纳光灯m.L41085低气压镉灯m.L11023氦氖激光器mL3104波列a)tcL(1a2a光程为1r光程为2r12rrL激光器的时间相干性最好白光的时间相干性最差UniversityphysicsAPFang3.迈克耳逊干涉仪的应用1）微小位移测量2）测折射率nx2122lxn)xl()n(x12lll121M2M1G2GPS1lNxNn212Nd例：mmx1000A5850100N求折射率？11((2)2)2(1)lnlxnxxnN解：000293121.xNnUniversityphysicsAPFang15-6光的衍射单缝衍射一、光的衍射现象衍射屏(Diffractionscreen)观察屏(receivingscreen)DiffractionscreenReceivingscreenS圆孔衍射图样单缝衍射图样UniversityphysicsAPFang衍射现象明显取决于障碍物线度与波长的对比，波长越大，障碍物越小，衍射越明显。衍射的共性：•光沿被限制的方向扩展•光强重新分配（diffractionpattern）二、光的衍射分类'ppSBCA1.菲涅耳衍射当衍射屏与光源或接收屏的距离为有限远时的衍射——近场衍射衍射系统光源，衍射屏，接收屏UniversityphysicsAPFang三、惠更斯——菲涅耳原理●同一波前上的各点都是相位相同的相干球面子波●各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度1P2PP1r2rS1815年，菲涅耳（Fresnel）用子波相干叠加的概念，补充和发展了惠更斯原理上所有子波相干叠加的矢量和AIPA惠—菲原理的数学描述：——远场衍射2.夫琅禾费衍射pSB无限远无限远A当衍射屏与光源或接收屏的距离为无限远时的衍射UniversityphysicsAPFang在波前)cos()()(rntrdSKdEp2dSnrP)cos()()(rntrdSKCdEp2SdSS，设初相为零上取面积PdE)(K,r/,dS1倾斜因子•倾斜因子：10maxKK,)(K02K,)(K201UniversityphysicsAPFang)cos(cos),(F0021基尔霍夫倾斜因子公式：)cos()(F121处的强度：20)p(pEIdSrntrKCEsp)cos()()(2PP点光振动的叠加Fresnel衍射积分公式说明2）对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂。1）惠－菲原理的进步之处：给出子波源在传播过程中的振幅变化及位相关系和子波的叠加关系。常用半波带法和振...