一、光的本性1）牛顿微粒说（17、18世纪）：解释光的直线传播2）惠更斯波动说：解释光的反射、折射、双折射3）T.Yong和Fresnel波动说：解释光的干涉、衍射4）Maxwell光的电磁理论5）波粒二象性理论：Einstain的光子论（1905）de.Broglie的物质波（1924）二、现代光学60年代，激光技术的发展，导致光的全息技术、光信息处理技术。一、光源：=(E2-E1)/hE1E2普通光源：自发辐射独立(不同原子发的光)··独立(同一原子先后发的光)波列波列长L=c普通光源的发光机理：14-1相干光二、光的单色性1、棱镜色散2、滤色镜（利用选择吸收）3、激光三、相干性1、同频率、同振动方向、同位相或位相差恒定。2、相干光的获得把同一个点光源发出的光波设法分成两束，使它们通过不同的路径再相遇，而产生相干叠加。（1）分波阵面法：（2）分振幅法：1、实验装置一、杨氏双缝实验非定域干涉§14-2杨氏双缝干涉实验光程劳埃德镜第一次把光的波动学说建立在牢固的实验基础之上，且根据实验第一次测定出光的波长波程差：明2、实验结果及讨论※若为其它值，则亮度介于两者之间。3、条纹位置※相邻明纹（或相邻暗纹）的间距：由此式可测定光的波长※明纹中心：※暗纹中心：※若用白色光源，则干涉条纹是彩色的。※若S下移，则整个条纹向上平移一段距离。对于中央亮纹，k=0,波程差例1：在双缝实验中，用波长l=546.1nm的单色光照射，双缝与屏的距离D=300mm，测得中央明纹两侧的两个第五级明纹间距为12.2mm，求双缝间距。解：相邻明纹间距：由于4、光强分布：从S1、S2发出的光波单独到达屏上P点处，光矢量和分别为则合成光矢量的大小：光强：若I1=I2例：在双缝实验中，两缝原宽度相等，若其中一缝略微变宽，则A)条纹间距变宽B)条纹间距变窄C)间距不变，但暗纹不暗D）不再发生干涉现象√二、光程和光程差S1S2Pn1r1n2r2S1与S2同位相nr光程为真空中的波长光程差1、光程nr的物理意义光在介质中走r，相当与在相同的时间内，光在真空中走nr的路程。2、附加光程差ndr2S1S2r1O则O处亮纹的级数为N.若（该结论普遍成立）O处有N个条纹移过。中央亮纹下移至O’O’若SS1S2OP例(P34,5):双缝干涉实验装置如图所示,双缝与屏之间的距离D=120cm,两缝之间的距离d=0.50mm,用波长的单色光垂直照射双缝。（1）求原点O上方的第五级明条纹的坐标X。（2）如果用厚度，折射率n=1.58的透明薄膜覆盖在图中的S1缝后面，求上述第五级明条纹的坐标X‘解题思路：（2）解法一：S1S2XOX’可判断条纹向上平移。（2）解法二：可判断条纹向上平移。向上移动距离为：S1S2XOX’1、菲涅耳双面镜结论：与杨氏实验条纹形式一样。（当然，相干区域要小些。）光栏三、其他分波阵面干涉2、劳埃德镜：光栏当屏幕移至B处，从S和S’到B点的光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在。当用透镜观测干涉时，不会带来附加的光程差。四、透镜不引起附加光程差等相面等相面F’F反射镜等相面14–3薄膜干涉光线a、b的几何光程差：aba’b’e一、薄膜干涉如果a、b间还存在“半波损失”，则a、b间总的光程差为：当垂直入射时:注意：在n1n2>n3时，总的光程差无半波损失，除此外皆有半波损失。干涉条件aba’b’e1、增透膜：利用薄膜干涉使某一特定波长的反射光减到最小。例：在玻璃（n玻=1.52）透镜上镀上n=1.38的MgF2的胶膜，厚度e至少为多大时透光性最好？解：12垂直入射光在两个界面上均有“半波损失”2、增反膜利用薄膜干涉使某一特定波长的反射光增强。12例：在基底Si(n3=4)上镀膜层SiO2(n2=1.5),用白光照射，若只要求反射黄光，试计算镀膜最小厚度。解垂直入射光在两个界面上均有“半波损失”3、多层膜*采用两种不同材料交替镀膜，控制其厚度使之符合反射加强的条件，则增反效果更好。例：单色平行光垂直照射在薄膜上，经上、下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜厚度为e，且n1n3,l1为入射光在n1中的波长，则两束反射光的光程差为[]√例题：增透、增反膜解：反射光干涉无半波损失，可见光波长范围400~760nm对波长412.5nm的可见光有增反。若对于绿光，增透膜的光学厚度取，问此增透膜在可见光范围内有没有增反？已知：照相机镜头n3=1.5，其上涂一层n2=1.38的氟化镁增透膜，光线垂直入射。对绿光增透：若此膜也增反例：一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为n透明薄膜上，要使反射光干涉加强，则薄膜最小厚度是：二、劈尖干涉肥皂液膜的干涉现象：透明出现彩条彩条下移如何解释？n棱边n=11、劈尖实心劈尖空心劈尖棱角12·Aek=1,2,…k=0,1,2,…劈尖厚度e相同处，对应同一级干涉条纹，叫等厚干涉2、干涉条件棱边：nek+1k+1ekk1、相邻的明纹（或暗纹）对应的厚度差2、相邻的明纹（或暗纹）的间距q减小，增大。leekek+1kk+1ek+1-eklkk+1明纹数暗纹数d3、劈尖上明纹或暗纹数明纹数取暗纹数取（1）若n1n>n2，则棱边条纹为—纹。（2）空气劈尖浸入水中，条纹间距变吗？（3）上玻片向上平移，条纹间距有何变化？4、劈尖讨论题：窄亮亮不变则该处有N条条纹移过。则附加光程差n1nn2若盯住某一处看，若厚度改变（4）测厚时，若对劈尖施力，条纹间距有何变化？（5）头发向内推进，条纹间距有何变化？条纹总数如何变？（6）上玻片左右平移，条纹间距有何变化？窄不变不变疏n1nn2F（1）测直径、厚度（如测半导体芯片厚度）设：芯片厚度为d,玻璃全长为D5、应用例1：金属丝和劈棱间距离为D=28.880mm,用l=589.3nm的钠黄光垂直照射，测得30条明纹间的距离L=4.295mm,求金属丝的直径d。解：dD空气SiO2SiN解：暗纹：k=0k=4k=2将k=4带入上式例2：用 l=589.3nm的钠黄光从空气中垂直照射到SiO2薄膜的劈状边缘部分，共看到5条暗纹，且第5条暗纹恰位于图中N处，试求此SiO2薄膜的厚度（n1 =3.42, n2 =1.50)。（2）劈尖干涉的应用--------干涉膨胀仪利用空气劈尖干涉原理测定样品的热膨胀系数样品平玻璃石英环如果观察到某处干涉条纹移过了N条，样品受热膨胀时，若其表面向上平移的距离，则劈尖上下表面的两反射光的附加光程差为。则：热膨胀系数（3）检验光学元件表面的平整度若空气劈尖的上玻片为圆弧形，如图，以A为垂直轴构成旋转体，条纹有何？不均匀B端密1.牛顿环实验装置牛顿环干涉图样显微镜SLM半透半反镜T三、牛顿环2.牛顿环干涉条件明暗明环暗环B例：在空气中，（暗纹）相邻暗纹间距：（2）反射光与透射光的薄膜干涉条纹互补反射光透射光（1）离中心越远，环越密。（3）若在牛顿环中充某种液体，条纹如何变化？1.可以用来测量光波波长和透镜的曲率半径。2.用于检验透镜质量。特点及应用待测透镜标准模具轻轻下压透镜L，若看到干涉条纹向里收缩，可判断：R透>R标已知：用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k级暗环的半径,k级往上数，第16个暗环半径，平凸透镜的曲率半径R=2.50m。求：紫光的波长？解：以其高精度显示光测量的优越性单色光源反射镜反射镜一、结构，且与成角移动导轨补偿板分光板§14-4迈克耳逊干涉仪迈克耳孙干涉仪实验装置反射镜反射镜单色光源光程差的像二、实验现象当不垂直于时，可形成劈尖型等厚干涉条纹.反射镜单色光源反射镜（2）在一条光路上加一折射率为n，厚度为e的透明介质，若观察到条纹移过N条，可算出折射率n。（1）若M2移动，若M1、M2到半反膜距离相差d屏中心点光程差：2211S半透半反膜M2M1G1G2观察移过的条纹数N，再测量M2平移距离Dd，可算出波长：则可看到条纹移过一条，三、应用：例：A、B为10厘米长的真空玻璃管，给其中一个充以1atm空气的过程中观察到107.2条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？解：设空气的折射率为n附加的光程差：1、用白光垂直照射置于空气中的厚度为0.50mm的玻璃片，玻璃片的折射率为1.50，在可见光范围（4000A～7600A)哪些波长的反射光有最大限度的增强？2、在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n、厚度为d的透明薄片，放入后这条光路的光程改变了编号为偶数和零的同学做1，其余同学做2。
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