光的波动理论.docx

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1、光的波动理论与相关应用班b土木()903坦员t康兹张屣军王立第侯金宏许巨波引音：光在我们生活中随处可见,然而光是什么？波,还是粒子？这个问题的争瘫由来已久,关于光的本件的概念等何速却经验了漫长且坎坷的道路.从牛顿的微件说到波粒二望性是许多年里许多人共同努力的结果.摘要；随蓿光技术的快速发展，光学在各个领域的应用越来越广泛，本文将谈谈光的波动理论与应用.关隧字：光波动理论光的干涉光的衍射光学的探讨内容特别广泛，包括光的放射、传播和接收的规律，光和我他物质的相互作用(如光的汲取、色做，光的热、电、化学效应等)，光的本性问题以及光在生产和社会生活中的应用.光学既是物珅.学中的古老学科,又是当前科学领

2、域中最活跃的科学之一，他的发展前途将是不行估量的.本文仅仅从光的波动理论入手进行分析.一、光波动理论的发展早先关于光的本性的概念，是以光的口践传播为阳酬的，但从17世纪起先，就发觉了光的直线传播在某线状况下是不完全符合事实的。意大利人格里马第(F.MGrimakh.16181663)首先发觉了光的衍射现嘛,他发货4点光源的状况下根直竿的影子要比假设光沿直筏传播所应出现的宽侬稍大些，也就是说光是不严格沿直筏传播的，而会绕过障用物前进,随后在16721675年间，胡克(R.Hooke,1635I7O3也觇察到光的衍射现象，并且和波益尔(RBOy1.a1.6271692)独立地探讨了薄膜产生的彩色干

3、涉条奴.这就是光的波动理论的萌芽.1704年,牛顿在出版的额光学一书中.依据光的出城传播性质，提出了光的微粒流理论.他用这埋论说明了光的反射和折射定律,但却在说明牛顿环遇到了何题，同时这也无法说明光绕过隙码物发生的衍射现象，在此同时惠更斯却反时光的微粒说，1678年，他在论光中从光和潭的某阻相像现象动身,运用他的波动理论中的次波原理,胜利地说明了光的反射和折射,但他却没疔指出光现象的冏期性，没有提到波长的概念，没有考虑到他们是由波动按肯定的相位佥加造成的，所以无法说明光的干涉和衍射等有关光的波动本性的现象。但为波动理论的提出打下了基础。陋新相维发觉的光的干涉,衍时和偏振等光的波动现象,以思更斯

4、为代表的光的波理论被初步提出,这对后来对光学的探讨带来了深远的影响.质后在18世纪.瑞士的欧拉(1.Eu1.er,17071783)和法国的伯努利(D.Bemou1.1.i.17001782)把光的波动理论进一步发展。到19世纪，初步发展的波动理论光学体系己经形成，杨氏(TYoung,17001829)和菲涅尔(AJFrcsnd.17881827)的著作在这时起着确定性的作用.1801年杨氏最先用干涉原理阴满的说明了P1.光照能下薄膜的颜色的乂来并做了闻名的“杨氏双维干涉试除其假理是将来自同光源发出的光波波阵面分割出澈小的两部分，依据惠更斯原理，这两个新的点光源，他们发出的球面波能笏满意相干条

5、件，在其球面波交费区域会产生干涉，花觇察屏上可以看到稳定的干涉条纹.在1815年.莓涅尔用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，讣形成了惠更斯-暮涅尔原理.其内容是：波阵面上的各子波源所发出的子波之间能峥产生干涉小加，而在空间任一点的光振动是该波阵面上全部子波源发出的子波在该点的相干件加。二、光的波动特性一光的干涉、衍射I、光的干涉是指两个或多个光把在空间相遇时，在极加区域形成稳定的强度或明暗分布的现象,光的干涉通,前分为分波前干涉相分振幅干涉.分波前干涉主要有杨氏双缝干涉、非涅尔双面优干涉等。分波面法分振幅卜涉示看法图;他们有着共同的特点：一是形成非定域干涉条校，二是有限制光束的段维或小孔.分振幅法

6、主要有等攸干涉和等厚干涉，他们的共同特点是：一是可形成定域或非定域的干涉条绦二是可以运用扩展光源，从而获得清楚的干涉条奴。欲使两列相期时发生干涉现象，他们必需是两列相F波.其条件是：他们的频率相同,振动方向相同,在相遇点的相位差恒定.2、光的衍射是指光波在遇到障碍物玷，会烧开障碍物到后面去的现思.光的衍射埋论主要彳j惠更斯菲涅尔理论和施尔黛夫理出.患更斯-菲涅尔理论简图；与惠更斯菲涅尔原理不同的是，於尔霍夫理论认为：时闭曲面内的任点的光振动都可以用曲面上的场及其号数衣示。光的衍射通常分为希涅尔衍射和夫琅禾的衍射，琴涅尔衍射是光源和视察屏距声衍射群都为行限距离的衍射：夫琅禾费衍射是光源和观察解即

7、肉衍射屏都相当于无限远的衍射，因此夫琅未费衍射一般利用平面波入射,并在透镜的焦平面上形成衍射图样，这使得天琅禾费衍射育秧在条较的强度和清俭度等方面都覆于卦涅尔衍射图样.这也使夫玳禾附衍射在物质光谱分析和探讨中有希更加广泛的应用。三、详蝴现f1.与相关JS用由于干涉图样与入射光的波长、入射角度、空气源的程度、介质的浓度等因素有关，因此，在实际中，依据干涉图样的改变，可以测收入射光波的波长：可以检测光学元件的平面度、平行度、透模的曲率半径、光学元件的表面形态、测量薄片厚度和细丝内径，测量物体的伸缩、振动和移动改变,例如用劈尖干涉视察移动第块个数测量微小位移.通过劈尖干涉条校是否平行检查平面是否平整

8、.通过视察明条纹的数址测状薄片的厚度等：可以测证介质的浓度和密度改变；还可以探讨物质的组成成分等依据光的干涉原理，还可以制成相关光学原件，如增透腴，该原削减了表面反射所造成的光能损失，因此增加了透射光的能联，所以称为增透股.我们看到照相机健头上的紫红色后淡蓝色反光.就是上面涂有增透膜的原因.再如高反联，涂增反般的目的是为了增加对某一光区内的反射能量,同时使透射光减如，S山与动员和滑雪者戴的i片上就常新行地反漠,还可以利用光的干涉原理，还可以进行全息照相等，全息照片和一般照片迥然不同。用肉眼去看,全息照片上只有些塌糊涂的条坡，可是若用一束激光去照解该照片,眼前就会出现退真的立体毋物.更奇异的是,

9、从不同的角度去视察，就可以看到原来物体的不同IM面.而且,假如不当心把全忠照片弄砰了，那也没有关系。触意拿起其中的一小块碎片，用网样的方法视察，原来的被摄物体仍In能完整无缺地显示出来。全息照相的原理是利用光的干涉原理，利用两束光的干涉来记录被摄物体的信息.由于衍射图样与入射光的波长、入射加度、衍射孔径的形态和尺寸等因索有关Wi1.t-在实际当中，依据衍射图样的改变，可以测玳入射光波的波长：还可以推断衍射孔经的形态：还可以测量衍射孔径的尺寸,依据光的衍射原理，还可以制成分光仪器，如光捱光谱仪、单色仪都是依据光的衍射原理制成的。光学即是一门古老的学科.也是现代科技发展的前沿科学.光学的发展将会给人类社会带来不行估取的价值利益.参考文献：(I)、姚启均E光学教程第四版高等教化出版社2()08年6月(2)、蔡履中E光学第二.版科学出版社2007年IO月(3)、宋况才C物理光学理论与应用？北京高校出版社2010年3月(4)、汪晓元赵集裔校物理(下方武汉理工离校出版社2008年8月