第十一章 波動光學

　　本章內容是振動和波動理論在光學中的應用，也是一重點章節。

　　一、光的干涉、楊氏雙縫干涉(識記)

　　光具有波粒二象性。當光傳播時，波動性起主要作用，表現出干涉、衍射、偏振等特性。當光與物質發生相互作用時(如物質發光和對光的吸收)，光的粒子性起主要作用。

　　光的干涉既與機械波的干涉有相同的規律，但是還有其特殊的規律。

　　普通光源發出的光是由大量原子發光的總和，因此普通光源是非相干光源。要通過普通光源獲得相關光，常用的有以下兩種裝置：

　　1、以楊氏雙縫實驗(和勞埃德鏡)為代表的方法：就是把同一光源發出的光在達到某一波陣面時將其再分成兩束，使它們經歷不同的光程再會聚，以實現干涉，稱為分波前法。

　　在楊氏雙縫實驗中，要掌握兩相干光的光程差的計算：δ=x.d/D

　　相應干涉光的相位差的計算：Δφ=2πxd/(λD)

　　并由此計算明條紋或暗條紋距中心的距離。即：

　　x=kDλ/d 及 x=(2k+1)Dλ/2d 所以兩相鄰明條紋和暗條紋間的距離Δx=Dλ/d

　　干涉條紋是一系列等距分布的明暗相間的直條紋。根據此式子，討論D、d、Δx，及λ變化的關系。

　　2、以劈尖為代表的薄膜干涉，其次還有牛頓環、增透膜等。其基本方法是將一束單色光經薄膜上下表面反射后分成兩束相干光在薄膜表面附近相遇而發生干涉。此法實為把原光束的振幅分成振幅相近的相干光，故稱為分振幅法。

　　光程的概念：如果光在任意介質中，都采用真空中的波長λ來計算相應的變化，那么就必須把幾何路程r乘以折射率n.這個nr 就是光程。通過光程的引入，可以把單色光在不同介質中的傳播都折算為該單色光在真空中的傳播。

　　在劈尖形成的光干涉中，由上下表面反射的兩束光的光程差δ為：

　　δ=2nh+λ/2 (λ/2是光線由下表面反射時引起的半波損失)

　　相干條件：δ=kλ時，(k為正整數)產生明條紋，δ=(2k+1)λ/2時，產生暗條紋，因為這些條紋的產生都與薄膜的一定厚度相對應，所以稱這些條件為等厚條紋。在劈尖的棱邊處，任何光都只能產生暗條紋。

　　相鄰明(暗)紋的厚度差為Δh=λ/2n

　　相鄰明(暗)紋的間距為：l=λ/2nθ

　　根據上述干涉公式計算微小厚度，如例11.2。(簡單應用)

　　牛頓環的暗環半徑公式：r暗=√kRλ (k為正整數)

　　牛頓環為明暗相間，內疏外密的同心圓，但環心是亮斑還是暗斑則決定于薄膜內外的介質性質。

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