第十一章 波动光学

　　本章内容是振动和波动理论在光学中的应用，也是一重点章节。

　　一、光的干涉、杨氏双缝干涉(识记)

　　光具有波粒二象性。当光传播时，波动性起主要作用，表现出干涉、衍射、偏振等特性。当光与物质发生相互作用时(如物质发光和对光的吸收)，光的粒子性起主要作用。

　　光的干涉既与机械波的干涉有相同的规律，但是还有其特殊的规律。

　　普通光源发出的光是由大量原子发光的总和，因此普通光源是非相干光源。要通过普通光源获得相关光，常用的有以下两种装置：

　　1、以杨氏双缝实验(和劳埃德镜)为代表的方法：就是把同一光源发出的光在达到某一波阵面时将其再分成两束，使它们经历不同的光程再会聚，以实现干涉，称为分波前法。

　　在杨氏双缝实验中，要掌握两相干光的光程差的计算：δ=x.d/D

　　相应干涉光的相位差的计算：Δφ=2πxd/(λD)

　　并由此计算明条纹或暗条纹距中心的距离。即：

　　x=kDλ/d 及 x=(2k+1)Dλ/2d 所以两相邻明条纹和暗条纹间的距离Δx=Dλ/d

　　干涉条纹是一系列等距分布的明暗相间的直条纹。根据此式子，讨论D、d、Δx，及λ变化的关系。

　　2、以劈尖为代表的薄膜干涉，其次还有牛顿环、增透膜等。其基本方法是将一束单色光经薄膜上下表面反射后分成两束相干光在薄膜表面附近相遇而发生干涉。此法实为把原光束的振幅分成振幅相近的相干光，故称为分振幅法。

　　光程的概念：如果光在任意介质中，都采用真空中的波长λ来计算相应的变化，那么就必须把几何路程r乘以折射率n.这个nr 就是光程。通过光程的引入，可以把单色光在不同介质中的传播都折算为该单色光在真空中的传播。

　　在劈尖形成的光干涉中，由上下表面反射的两束光的光程差δ为：

　　δ=2nh+λ/2 (λ/2是光线由下表面反射时引起的半波损失)

　　相干条件：δ=kλ时，(k为正整数)产生明条纹，δ=(2k+1)λ/2时，产生暗条纹，因为这些条纹的产生都与薄膜的一定厚度相对应，所以称这些条件为等厚条纹。在劈尖的棱边处，任何光都只能产生暗条纹。

　　相邻明(暗)纹的厚度差为Δh=λ/2n

　　相邻明(暗)纹的间距为：l=λ/2nθ

　　根据上述干涉公式计算微小厚度，如例11.2。(简单应用)

　　牛顿环的暗环半径公式：r暗=√kRλ (k为正整数)

　　牛顿环为明暗相间，内疏外密的同心圆，但环心是亮斑还是暗斑则决定于薄膜内外的介质性质。

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