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1 波動光學的基本原理 1 制作者 贛南師范學院物理與電子信息學院 王形華 2 第二章波動光學的基本原理 幾何光學和波動光學是經(jīng)典光學的兩個組成部分 幾何光學從光的直線傳播 反射 折射等基本實驗定律出發(fā) 討論成像等特殊類型的光傳播問題 方法是幾何上的 不涉及到光的本性問題 在經(jīng)典光學中 從本質上講 光是特定波段的電磁波 要真正理解光 必須研究光的波動性 3 本章的要求 1 掌握定態(tài)光波的復振幅描述2 掌握波前的概念 波的迭加原理 波的干涉及相干條件 3 掌握楊氏實驗的裝置 實驗現(xiàn)象 條紋間距計算公式 4 掌握惠更斯 菲涅耳原理 菲涅耳圓孔和圓屏衍射 夫瑯和費單縫衍射及其強度計算公式 5 掌握光的五種偏振態(tài)概念6 掌握光在電介質表面的反射和折射菲涅耳公式7 了解普通光源的發(fā)光機制 巴俾涅原理 光學儀器的像分辨本領 4 本章的重點 復振幅 波前 平面波 球面波的概念 波的干涉原理和相干條件 空間頻率的概念 衍射的概念 惠更斯 菲涅耳原理 菲涅耳圓孔衍射 夫瑯和費單縫衍射及其強度計算公式 光的五種偏振態(tài)概念 本章的難點 空間頻率的概念 傍軸條件和遠場條件 位相關系和半波損失 5 1 定態(tài)光波與復振幅描述 一 波動概述 時空雙重周期性 標量波 矢量波 波面 波線 波前 球面波 平面波 6 二 定態(tài)光波的概念 1 定態(tài)波場的定義 1 空間各點的擾動是同頻率的簡諧振蕩 頻率與振源相同 2 波場中各點擾動的振幅不隨時間變化 在空間形成一個穩(wěn)定的振幅分布 2 普遍定態(tài)標量波的表達形式 7 3 定態(tài)平面波和定態(tài)球面波 定態(tài)平面波波函數(shù)的特點 1 振幅是常數(shù) 與場點的坐標無關 2 位相是直角坐標的線性函數(shù) 是波矢 場點P的位置矢量 為振源的初相位 下同 8 9 定態(tài)球面波波函數(shù)的特點 1 振幅反比于場點到振源的距離 2 位相的分布形式為 10 4 光是一種電磁波 它是矢量波 需要用兩個矢量來描述 在一定條件下 一般只需要考慮光波中振動矢量的某一分量 這時矢量波可以近似用標量波來處理 在各向同性媒質中傍軸條件時 用標量波來處理光的干涉 衍射等問題得到的結果基本正確 11 三 復振幅描述 在討論單色波場中各點擾動的空間分布時 時間因子總是相同的 常可以忽略不寫 為此引入復振幅 1 復振幅 12 2 平面波和球面波的復振幅 球面波的復振幅 平面波的復振幅 發(fā)散 會聚 13 四 強度的復振幅表示 作業(yè) P147 1 3 相對強度