《光学现象的探索》课件.ppt

************************干涉现象定义干涉是指两束或多束光波在空间相遇时，发生叠加，使某些区域的光强加强，另一些区域的光强减弱的现象。干涉条件两束光发生干涉的条件是：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。干涉类型干涉分为双缝干涉、薄膜干涉等。杨氏双缝干涉实验1实验装置准备光源、带有双缝的挡板、光屏。2实验步骤让光通过双缝，观察光屏上的光。3实验现象光屏上会出现明暗相间的条纹，称为干涉条纹。4实验结论光具有波动性，可以发生干涉现象。干涉条纹的形成明纹当两束光到达某一点的相位差为波长的整数倍时，光强加强，形成明纹。暗纹当两束光到达某一点的相位差为半波长的奇数倍时，光强减弱，形成暗纹。条纹间距干涉条纹的间距与光的波长、双缝之间的距离、双缝到光屏的距离有关。薄膜干涉定义薄膜干涉是指光在薄膜的两个表面发生反射，反射光叠加后发生的干涉现象。干涉条件薄膜干涉的干涉条件与薄膜的厚度、光的波长、薄膜的折射率有关。应用薄膜干涉广泛应用于光学镀膜、测量薄膜厚度等。激光的特性1高亮度激光能量集中，亮度极高。2高方向性激光发散角很小，方向性好。3高单色性激光的波长单一，颜色纯正。4高相干性激光的相位差恒定，相干性好。激光的产生受激辐射激光是利用受激辐射产生的。当原子受到光子的激发后，会跃迁到高能级，然后自发或受激地跃迁回低能级，同时释放出光子。粒子数反转要产生激光，必须实现粒子数反转，即高能级上的原子数多于低能级上的原子数。谐振腔谐振腔用于选择和放大特定频率的光，使激光的能量不断增强。激光的应用激光切割利用激光的高能量密度进行切割。激光焊接利用激光的高能量密度进行焊接。激光医疗利用激光进行手术、治疗等。激光通信利用激光作为载波进行通信。光的频率与波长cc表示真空中的光速，是一个常数，约为3×10^8m/s。λλ表示光的波长，是相邻两个波峰或波谷之间的距离，单位是米（m）。ff表示光的频率，是单位时间内通过某一点的波的个数，单位是赫兹（Hz）。光的频率与波长之间存在反比关系，即c=λf。光的频率越高，波长越短；光的频率越低，波长越长。光的相干性定义相干性是指两束或多束光波之间存在确定的相位关系，使其能够发生干涉现象的性质。相干条件两束光具有相干性，必须满足以下条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。相干长度相干长度是指光波能够保持相干性的最长传播距离。衍射现象定义衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物或小孔时，绕过障碍物或小孔继续传播的现象。衍射条件衍射现象发生的条件是：障碍物或小孔的尺寸与光的波长相近或小于光的波长。衍射类型衍射分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射。单缝衍射实验1实验装置准备光源、带有单缝的挡板、光屏。2实验步骤让光通过单缝，观察光屏上的光。3实验现象光屏上会出现明暗相间的条纹，称为衍射条纹。中央明纹最宽最亮，两侧明纹逐渐变窄变暗。4实验结论光具有波动性，可以发生衍射现象。圆孔衍射衍射图样当光通过圆孔时，会在光屏上形成一系列明暗相间的同心圆环，称为艾里斑。艾里斑艾里斑的中心是一个明亮的圆斑，周围环绕着一系列较暗的圆环。分辨率圆孔衍射限制了光学仪器的分辨率。分辨率是指光学仪器能够分辨两个相邻物体的最小距离。光栅衍射定义光栅是指具有大量平行刻线的衍射元件。光栅可以对光进行衍射和干涉，形成特定的衍射图样。光栅方程光栅方程描述了衍射角、光的波长、光栅常数之间的关系。应用光栅广泛应用于光谱分析、测量光的波长等。菲涅尔衍射定义菲涅尔衍射是指衍射屏离光源或观察屏的距离较近时的衍射现象。衍射特点菲涅尔衍射的特点是衍射图样比较复杂，难以用简单的公式进行描述。应用菲涅尔衍射可以用于研究光的波动性。光导原理全反射当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射现象。全反射是指光线全部反射回光密介质中，没有光线进入光疏介质。光纤光纤是一种利用全反射原理进行光传输的介质。光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率高于包层，光在纤芯中发生全反射，从而实现光的传输。应用光导原理广泛应用于光纤通信、内窥镜等。光纤通信原理光纤通信是利用光波作为载波进行信息传输的通信方式。光信号在光纤中通过全反射进行传输，具有传输距离远、传输容量大、抗干扰能力强等优点。组成光纤通信系统由光发射机、光接收机、光纤等组成。应用光纤通信广泛应用于互联网、电话通信、有线电视等。光电效应定义光电效应是指光照射到某些金属表面时，金属会发射出电子的现象。影