§1—1光的电磁理论 H 光是某一波段的电磁波 电磁波 光波(已知) 实验事实反射、折射、干涉、衍射和偏振反射、折射、干涉、衍射和偏振 且满足反射、折射定律 且满足反射、折射定律 传播速度真空中:C=3×105km/s 真空中:C=3×105km/s 波动种类横波:E+rH+rE+H横波:E+rH+rE士H 结论 光是电磁波 二、介质中的光波与电磁波 电磁波速度:v ①其中,c为相对介电系数,H为相对磁导 率,c为真空中的光速 光波速度 ②n为介质折射率
§1—1 光的电磁理论 一、光是某一波段的电磁波 电磁波 光波（已知） 实验事实 反射、折射、干涉、衍射和偏振 且满足反射、折射定律 反射、折射、干涉、衍射和偏振 且满足反射、折射定律 传播速度 真空中：C=3×10 5km/s 真空中： C=3×10 5km/s 波动种类 横波：E ┻ r H ┻ r E ┻ H 横波：E ┻ r H ┻ r E ┻ H 结论 光是电磁波 二、介质中的光波与电磁波 电磁波速度： r r c v ……① 其中,εr为相对介电系数，μr为相对磁导 率,c为真空中的光速 光波速度： n c v ……② n为介质折射率 E H v
比较①、②两式可得:n=√ 说明:1、光学、电磁学两个不同领域中的物理量通过上式联系起来 2、对光波来说,μ≈1,随光波的频率而改变所以,n随光波的频率 而改变 光矢量:E 事实证明:在电磁波中能引起生理效应和感光作用的是电场强度E 所以,亦称为光矢。光波存在的空间称为光场。 四、可见光: 1、定义:能够被人眼感受到的电磁波,称为可见光。 2、频率范围:7.5×1014HZ~41×1014HZ 波长范围:390nm~760nm 3、频率与颜色一一对应 4、可见光波谱:波长:长 短 红外线 红黄绿青蓝紫紫外线 频率:低 高
比较①、②两式可得： r r n 说明：1、光学、电磁学两个不同领域中的物理量通过上式联系起来； 2、对光波来说，μr ≈1,εr 随光波的频率而改变,所以,n随光波的频率 而改变 三、光矢量：E 事实证明：在电磁波中能引起生理效应和感光作用的是电场强度 E 所以，亦称为光矢。光波存在的空间称为光场。 四、可见光： 1、定义：能够被人眼感受到的电磁波，称为可见光。 2、频率范围：7.5×10 14HZ～4.1×10 14HZ 波长范围：390nm ～760nm 3、频率与颜色一一对应 4、可见光波谱： 波长：长 短 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 频率：低 高 红外线 紫外线
五、光强:Ⅰ 光的传播总是伴随着光能量的传递。光的强度常用光传播时的 平均能流密度(也称为光照度)来描述 定义:在一个振动周期内,单位时间内通过与光波传播方向垂直的 单位面积的光能量平均值,即单位面积的功率。 可以证明:Ⅰ∝A2A为光波在空间某点的振幅 由于我们关心的是空间点的相对强度,所以,在上式中取比例 系数为1,得 结论 =A2 光在空间某点的振幅平方称为该点的光强
五、光强： I 光的传播总是伴随着光能量的传递。光的强度常用光传播时的 平均能流密度（也称为光照度） I 来描述 定义：在一个振动周期内，单位时间内通过与光波传播方向垂直的 单位面积的光能量平均值，即单位面积的功率。 可以证明：I ∝A2 A为光波在空间某点的振幅。 由于我们关心的是空间点的相对强度，所以，在上式中取比例 系数为1，得： 2 I A 光在空间某点的振幅平方称为该点的光强。 结 论
§1—2波动的独立性、叠加性和相干性 、波动的独立性和叠加性 1、波动的独立性 从几个振源发出的波动相遇于同一区域,只要满足振动不十分强烈,则 它们将各自保持自己的原有特性(频率、振幅和振动方向),按原前进方向 继续传播,彼此不受影响。 如水波。从照像时物和像的相似,也可推知光波也具有独立性。 2、波动的叠加性 叠加原理:从几个振源发出的波动如果在同一区域相遇,则在该相遇 区域内介质质点的合位移是各波动分别单独传播时在该点 所引起的位移的矢量和。 说明:1、叠加性是以独立性为条件的; 2、叠加的数学意义:一般情况下,波动方程是线性微分方程 简谐波表达式是它的一个解;如果有两个独立的函数都能满足同 个给定的微分方程,则这两个函数的和也必然是这个微分方程的解
§1—2 波动的独立性、叠加性和相干性 一、波动的独立性和叠加性 1、波动的独立性 从几个振源发出的波动相遇于同一区域，只要满足振动不十分强烈，则 它们将各自保持自己的原有特性（频率、振幅和振动方向），按原前进方向 继续传播，彼此不受影响。 如水波。从照像时物和像的相似，也可推知光波也具有独立性。 2、波动的叠加性 叠加原理：从几个振源发出的波动如果在同一区域相遇，则在该相遇 区域内介质质点的合位移是各波动分别单独传播时在该点 所引起的位移的矢量和。 说明：1、叠加性是以独立性为条件的； 2、叠加的数学意义：一般情况下，波动方程是线性微分方程， 简谐波表达式是它的一个解；如果有两个独立的函数都能满足同一 个给定的微分方程，则这两个函数的和也必然是这个微分方程的解
二、波动的相干性(即波动的干涉) 1、定义 两列独立传播的波动,若在相遇区域内叠加的结果是合振动在 些地方加强、一些地方减弱,则这一强度按空间周期性变化的现象称 为波的干涉 这种强度的空间分布图像称为干涉图(花)样。 2、干涉的充要条件: ①频率相等②相位差恒定③振动在一条直线上 3、说明: ①干涉的结果:产生振动强度的非均匀分布,即出现干涉花样 ②干涉是波动的一大特征:凡出现干涉花样的物理过程,一定是波动。 ③波动能量的传递:以振动形式在物质中传播,物质本身并不随波移动。 ④光具有干涉现象,说明光是一种波动
二、波动的相干性（即波动的干涉） 1、定义： 两列独立传播的波动，若在相遇区域内叠加的结果是合振动在一 些地方加强、一些地方减弱，则这一强度按空间周期性变化的现象称 为波的干涉。 这种强度的空间分布图像称为干涉图（花）样。 2、干涉的充要条件： ① 频率相等 ② 相位差恒定 ③ 振动在一条直线上。 3、说明： ① 干涉的结果：产生振动强度的非均匀分布，即出现干涉花样。 ② 干涉是波动的一大特征：凡出现干涉花样的物理过程，一定是波动。 ③ 波动能量的传递：以振动形式在物质中传播，物质本身并不随波移动。 ④ 光具有干涉现象，说明光是一种波动