【內(nèi)容提要】
本節(jié)主要從光的干涉和衍射兩個(gè)方面論述光的波動(dòng)性,在光的干涉部分介紹獲得相干光的幾種方法,并引入光程這一重要概念,具體討論了楊氏雙縫、劈尖干涉、牛頓環(huán)干涉等。在光的衍射部分介紹惠更斯——菲涅耳原理和單縫衍射、光柵衍射、圓孔衍射;在光的偏振部分介紹了獲得偏振光和檢查偏振光的幾種方法。最后論述了光的偏振態(tài)和偏振光的干涉及其應(yīng)用。
【重點(diǎn)、難點(diǎn)】
干涉、衍射、偏振的基本概念和基本規(guī)律的理解和對(duì)公式的靈活應(yīng)用,光的干涉和衍射條紋的分布規(guī)律,光程、光程差的概念及其計(jì)算。
【內(nèi)容講解】
一、光的干涉現(xiàn)象及相干條件
1.光的干涉現(xiàn)象
它是指因兩束光波相遇而引起光的強(qiáng)度重新分布的現(xiàn)象.
2.相干條件
兩束光波相遇產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件是:①頻率相同;②光矢量(即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E)的振動(dòng)方向相同;③在相遇處兩束光的相位差恒定.
為了實(shí)現(xiàn)相干光的干涉,還應(yīng)注意:兩相干光至相遇點(diǎn)的光程差不能太大,以不超過波列長(zhǎng)度(即相干長(zhǎng)度)為限;兩相干光的振幅不能相差太大,以保證干涉條紋明顯可辨.
3.獲得相干光的方法
激光光源是相干光源,激光是極好的相干光.
白熾燈、熒光燈、原子燈等都是非相干光源,也稱普通光源.利用普通光源獲得相干光的方法有兩種:一是分波陣面法,它是從同一波陣面分出兩束相干光而產(chǎn)生干涉,例如楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)等;二是分振幅法,它是利用薄膜的上、下表面對(duì)同一束光的反射、折射,將入射光的振幅分成幾部分,使不同的反射光或折射光相遇而產(chǎn)生干涉,例如薄膜干涉等.
二、光程、光程差與半波損失
1.光程
光在某介質(zhì)中行進(jìn)的幾何路程r與該介質(zhì)的折射率 的乘積 叫做光程.引入光程的概念,實(shí)質(zhì)上是把光在不同介質(zhì)中的傳播都折算為光在真空中的傳播,這對(duì)于討論光的干涉等問題帶來許多方便.
2.光程差
兩束光波到達(dá)空間某點(diǎn)的光程之差,叫做光程差,用δ表示,即
δ=n2r2-n1r1
本節(jié)主要從光的干涉和衍射兩個(gè)方面論述光的波動(dòng)性,在光的干涉部分介紹獲得相干光的幾種方法,并引入光程這一重要概念,具體討論了楊氏雙縫、劈尖干涉、牛頓環(huán)干涉等。在光的衍射部分介紹惠更斯——菲涅耳原理和單縫衍射、光柵衍射、圓孔衍射;在光的偏振部分介紹了獲得偏振光和檢查偏振光的幾種方法。最后論述了光的偏振態(tài)和偏振光的干涉及其應(yīng)用。
【重點(diǎn)、難點(diǎn)】
干涉、衍射、偏振的基本概念和基本規(guī)律的理解和對(duì)公式的靈活應(yīng)用,光的干涉和衍射條紋的分布規(guī)律,光程、光程差的概念及其計(jì)算。
【內(nèi)容講解】
一、光的干涉現(xiàn)象及相干條件
1.光的干涉現(xiàn)象
它是指因兩束光波相遇而引起光的強(qiáng)度重新分布的現(xiàn)象.
2.相干條件
兩束光波相遇產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件是:①頻率相同;②光矢量(即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E)的振動(dòng)方向相同;③在相遇處兩束光的相位差恒定.
為了實(shí)現(xiàn)相干光的干涉,還應(yīng)注意:兩相干光至相遇點(diǎn)的光程差不能太大,以不超過波列長(zhǎng)度(即相干長(zhǎng)度)為限;兩相干光的振幅不能相差太大,以保證干涉條紋明顯可辨.
3.獲得相干光的方法
激光光源是相干光源,激光是極好的相干光.
白熾燈、熒光燈、原子燈等都是非相干光源,也稱普通光源.利用普通光源獲得相干光的方法有兩種:一是分波陣面法,它是從同一波陣面分出兩束相干光而產(chǎn)生干涉,例如楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)等;二是分振幅法,它是利用薄膜的上、下表面對(duì)同一束光的反射、折射,將入射光的振幅分成幾部分,使不同的反射光或折射光相遇而產(chǎn)生干涉,例如薄膜干涉等.
二、光程、光程差與半波損失
1.光程
光在某介質(zhì)中行進(jìn)的幾何路程r與該介質(zhì)的折射率 的乘積 叫做光程.引入光程的概念,實(shí)質(zhì)上是把光在不同介質(zhì)中的傳播都折算為光在真空中的傳播,這對(duì)于討論光的干涉等問題帶來許多方便.
2.光程差
兩束光波到達(dá)空間某點(diǎn)的光程之差,叫做光程差,用δ表示,即
δ=n2r2-n1r1