光源光的相干性.ppt
太原理工大学物理系太原理工大学物理系第五篇第五篇 光学光学光学：光学：研究光的本性、光的传播以及光和物质相研究光的本性、光的传播以及光和物质相互作用规律的学科。它可分为互作用规律的学科。它可分为几何光学：几何光学：以光的直线传播为基础，研究光在透以光的直线传播为基础，研究光在透 明介质中反射、折射的传播规律。明介质中反射、折射的传播规律。物理光学物理光学波动光学：波动光学：以光的波动性为基础，研以光的波动性为基础，研 究光的传播规律。究光的传播规律。现代光学现代光学量子光学：量子光学：以光的粒子性为基础，研以光的粒子性为基础，研 究光和物质的相互作用规律。究光和物质的相互作用规律。全息摄影术全息摄影术傅里叶光学（非线性光学）：傅里叶光学（非线性光学）：它是光信它是光信息处理、成像理论、象质评价的基础。息处理、成像理论、象质评价的基础。光光学学第第1313章不讲章不讲太原理工大学物理系太原理工大学物理系光的衍射光的衍射光的干涉（光的干涉（1411415 5）光的偏振光的偏振波动光学波动光学（1471479 9）（141014101515）14-114-1 光源光源 光的相干性光的相干性一、光一、光 光源光源 光是光是一定频率的一定频率的电磁波电磁波，用电场强度，用电场强度 、磁场强、磁场强度度 来描述。来描述。1.1.光光 （P86P86三，下三，下3-53-5行行）第第十四十四章章 波动光学波动光学光是横波光是横波光具有波动性光具有波动性太原理工大学物理系太原理工大学物理系可见光可见光注：注：注：注：在光波中，产生感光作用和生理作用的是在光波中，产生感光作用和生理作用的是电场强电场强度度 ，故将，故将 又称为又称为光矢量光矢量，的振动称为的振动称为光振动光振动。称为称为光振幅光振幅。P85,P85,第第1 1段段,1-3,1-3行行P86P86三下三下3-63-6行行冷光源：利用化学能、电能、光冷光源：利用化学能、电能、光能激发的光源。能激发的光源。普通光源普通光源激光光源激光光源热光源：利用热能激发的光源。热光源：利用热能激发的光源。2.2.光源光源说明：说明：太原理工大学物理系太原理工大学物理系附：普通光源发光机理附：普通光源发光机理附：普通光源发光机理附：普通光源发光机理发光时间发光时间t10-8秒秒光波列光波列波列长波列长L=c t光源的最基本发光单元是分子、原子。光源的最基本发光单元是分子、原子。原子能级及发光跃迁原子能级及发光跃迁基态基态激激发发态态跃迁跃迁自发辐射自发辐射太原理工大学物理系太原理工大学物理系1 1）普通光源：）普通光源：a）发光属于发光属于自发辐射自发辐射。(不同原子发的光不同原子发的光)b）发光特点：独立性、随机性、间歇性）发光特点：独立性、随机性、间歇性（独立）（独立）P85,第2段，第1行P85,第2段，第5，7行开头处 可见，普通光源发出的光，无固定的位相差关系、可见，普通光源发出的光，无固定的位相差关系、且它们的频率、振动方向也不一定相同，因此它们且它们的频率、振动方向也不一定相同，因此它们在空间相遇不满足干涉条件。在空间相遇不满足干涉条件。（同一原子先后发的光）（同一原子先后发的光）（独立）（独立）太原理工大学物理系太原理工大学物理系2 2）激光光源：）激光光源：发光属于发光属于受激辐射受激辐射 =(E2-E1)/hE1E2 (频率、相位、振动方向频率、相位、振动方向)完全一样完全一样 激光光源能发出频率、相位、振动方向、传播方激光光源能发出频率、相位、振动方向、传播方向相同的光向相同的光.可见，激光的相干性好。可见，激光的相干性好。太原理工大学物理系太原理工大学物理系单色光单色光:如果光源发出的光波具有恒定单一频率的如果光源发出的光波具有恒定单一频率的简谐波，这是理想的简谐波，这是理想的单色光（具有单一频率的光）单色光（具有单一频率的光）。二、光的单色性二、光的单色性 实际光源发出的光，在某个实际光源发出的光，在某个中心频率中心频率(波长波长)附近有一定附近有一定频率频率(波长波长)范围的光。范围的光。、波长：波长：+频率频率 +P85,P85,第第3 3段，第段，第1 1行行太原理工大学物理系太原理工大学物理系谱线宽度：谱线宽度：I0/2(I0是谱线最大强度是谱线最大强度)处的谱线的处的谱线的波长范围波长范围 (或频率范围或频率范围 ),),(越小越小,光源单色光源单色性越好性越好).).0 oII0I0/2谱线宽度谱线宽度普通单色光普通单色光 ：10-3 0.1 nm激光激光：10-9 10-6 nm太原理工大学物理系太原理工大学物理系复色光：复色光：各种频率复合的光。如：太阳光、白炽各种频率复合的光。如：太阳光、白炽灯发的光等。灯发的光等。普通光源普通光源所发光为复色光所发光为复色光,单色光源单色光源发光为单发光为单色光色光.激光为最好的单色光激光为最好的单色光.说明：说明：P85,P85,第第3 3段，第段，第3 3，4 4行行太原理工大学物理系太原理工大学物理系三、光的相干性三、光的相干性三、光的相干性三、光的相干性1.1.干涉现象干涉现象 两列光相遇时两列光相遇时,在空间形成在空间形成明暗相间的明暗相间的稳定干稳定干涉涉图样图样的现象的现象.2.2.相干光条件相干光条件P86,P86,三下面，第三下面，第8 8行行两列光波两列光波频率相同频率相同振动方向相同振动方向相同相位相同或相位差恒定相位相同或相位差恒定太原理工大学物理系太原理工大学物理系分波阵面法分波阵面法*光源光源分振幅法分振幅法3.普通光源普通光源获得相干光获得相干光的途径的途径 从一个原子一次发出的一个光波列分成两部分。从一个原子一次发出的一个光波列分成两部分。太原理工大学物理系太原理工大学物理系 光的干涉部分主要讨论杨氏双缝干涉和薄膜光的干涉部分主要讨论杨氏双缝干涉和薄膜干涉。干涉。白光下的肥皂膜白光下的肥皂膜蝉翅在阳光下蝉翅在阳光下
