大学物理波动光学复习-ppt课件.ppt

1、波动光学波动光学1. .相干条件相干条件(1)频率相同频率相同(2)相位差恒定相位差恒定(3)光矢量振动方向平行光矢量振动方向平行2. 光程光程nrL 光的干涉（1）定义：）定义： （2）相位差和光程差的关系：相位差和光程差的关系：L 2（3）半波损失：从光疏到光密，垂直入射或掠）半波损失：从光疏到光密，垂直入射或掠射，反射光附加光程射，反射光附加光程 /2 . （4）透镜不产生附加光程差）透镜不产生附加光程差3. 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉（明条纹）（明条纹） dDkxdDkx)21( （暗条纹（暗条纹）干涉明暗条纹位置干涉明暗条纹位置, ,k210相邻明、暗条纹中心间距：相邻明、暗条纹中心间

2、距：dDx4. 劳埃德镜劳埃德镜MNO接触处接触处, , 屏上屏上O 点点出现暗条纹出现暗条纹 半波损失半波损失 1S2S光的干涉光程差：光程差：DxddLsin(1) 影响条纹宽度的因素：影响条纹宽度的因素：杨氏双缝干涉的讨论杨氏双缝干涉的讨论 dDxDr1r2xP(2) 在缝后加一薄玻璃片，观察条纹的移动在缝后加一薄玻璃片，观察条纹的移动盖住上缝盖住上缝时：时： 中央明纹上移中央明纹上移盖住下缝盖住下缝时：时： 中央明纹下移中央明纹下移Dr1r2xP上移光源时上移光源时:中央明纹下移中央明纹下移Dr1r2xPl1l2下移光源时下移光源时:中央明纹上移中央明纹上移Dr1r2xPl1l2(3)

3、 上下移动光源时，观察条纹的移动上下移动光源时，观察条纹的移动光的干涉5. 薄膜干涉薄膜干涉M1M2eASDCBLP1231n2n1niri光线光线 2 与光线与光线 3 的光程差：的光程差： 2222122 innesin 干涉减弱干涉减弱，）（干涉加强干涉加强, sin21021221222222122kkkkinne 光的干涉6. 劈尖干涉劈尖干涉e反射光反射光2 nn n (设设n n )反射光反射光1反射光反射光1与与 2 的光程差：的光程差： 22 ne k 212 )( k明条纹明条纹暗条纹暗条纹(1) 同一厚度同一厚度d 对应同一级条纹对应同一级条纹 等厚条纹等厚条纹. 条纹平

4、行于棱条纹平行于棱.(2) 空气空气劈尖顶点劈尖顶点（劈棱）处是一（劈棱）处是一暗纹暗纹.(3) 任何两相邻的明任何两相邻的明(暗暗)条纹间距：条纹间距：光的干涉 nL2（4） 条纹的变化条纹的变化上膜上移上膜上移, ,条纹条纹? ?Leekek+1明纹明纹暗纹暗纹ek+1条纹移动方向，间距不变条纹移动方向，间距不变 nL2ppt课件楔角改变楔角改变, ,条纹条纹? ?Leekek+1明纹明纹暗纹暗纹ek+1条纹间距变小条纹间距变小 变大变大 变密变密 变小变小 变疏变疏 nL2ppt课件7. 牛顿环牛顿环dCABRrO22 d2222 Rr mRrrkmk 22明纹,)(321212 kRk

5、rk 暗纹, 210 kRkrk ZnSn2=2.34MgF2n2= 1.388. 增透膜增透膜21222 )( ken减弱减弱玻璃玻璃n3 =1.50n1 = 1 9. 增反膜增反膜加强加强玻璃玻璃n3 =1.50n1 = 1 ken2222 ee24ne min光的干涉10. 迈克尔孙干涉仪迈克尔孙干涉仪光的干涉M2移动或光路中插入介质移动或光路中插入介质光程差改变光程差改变 条纹移动条纹移动m个间距个间距 =m M 111SG2G1M2 (movable)M1 E221. 单缝夫琅禾费衍射单缝夫琅禾费衍射fPO*Sf ABL1L2的光程差的光程差,A BQ( a 为缝为缝 AB的宽度的宽

6、度 )fPOCBAxaPQsinaAC 光的衍射衍射暗纹、明纹条件衍射暗纹、明纹条件0 sina 中央明纹中央明纹22 ka sin此时缝分为此时缝分为偶数个偶数个“半波带半波带”, ,Q为暗纹为暗纹. .暗纹条件暗纹条件32122,sin kka 212 )(sin ka此时缝分为此时缝分为奇数个奇数个“半波带半波带”, ,Q为明纹为明纹. .明纹条件明纹条件321212,)(sin kka 光的衍射如：如：1 1级暗纹，则相应的是级暗纹，则相应的是缝分为两个半波带缝分为两个半波带如：如：1 1级明纹，则相应的是级明纹，则相应的是缝分为三个半波带缝分为三个半波带第一暗纹距中心第一暗纹距中心O

7、的距离为：的距离为：faffx111sin中央明纹：中央明纹： 角宽度角宽度a2sin22110线宽度线宽度afffl22tan2110相邻两级暗纹相邻两级暗纹( (明纹明纹) )的距离：的距离：affakakffxkk) 1(1光的衍射光的衍射衍射图样的动态研究衍射图样的动态研究中央明纹中央明纹线宽度线宽度afx20其他明纹其他明纹(次极大次极大)021xafx 1) 波长对条纹宽度的影响波长对条纹宽度的影响 2) 缝宽变化对条纹宽度的影响缝宽变化对条纹宽度的影响 x波长越长，条纹宽度越宽波长越长，条纹宽度越宽ax/ 缝宽越小，条纹宽度越宽缝宽越小，条纹宽度越宽衍射效应显著（6 6）单缝上下

8、移动小距离，）单缝上下移动小距离，衍射图样不变衍射图样不变 。oRf3 3）单缝上下移动小距离，）单缝上下移动小距离，（根据透镜成像原理）（根据透镜成像原理）aAB4 4）入射光非垂直入射时光程差的计算）入射光非垂直入射时光程差的计算DCaABDC)sin(sin aBCDBDABC)sin(sin a（中央明纹（中央明纹向下向下移动）移动）（中央明纹（中央明纹向上向上移动）移动）衍射图样衍射图样怎么变？怎么变？光的衍射2. 圆孔的夫琅禾费衍射圆孔的夫琅禾费衍射孔径为孔径为D衍射屏衍射屏中央亮斑中央亮斑( (艾里斑艾里斑) )Lf经圆孔衍射后经圆孔衍射后, ,一个一个点光源点光源对应一个对应一

9、个艾里斑艾里斑d 221.DR 光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领:光的衍射3. 衍射光栅衍射光栅(1) 光栅常数光栅常数 bad(2) 光栅方程光栅方程(3) 缺级条件缺级条件 321 , kkabak光的衍射主极大主极大级级缺缺则则如如9633 ,ad,sin210 kkd 垂直入射垂直入射 kid )sin(sin斜入射斜入射 (4) 可见谱线的条数可见谱线的条数(最高级次）最高级次）光的衍射垂直入射：得谱线的最大级次为垂直入射：得谱线的最大级次为ddk90sinmax 1 idksinmin 1 idksinmax斜入射：得谱线的最大级次为斜入射：得谱线的最大级次为能观察到的衍射级次

10、：能观察到的衍射级次：及缺级条件来决定及缺级条件来决定2由衍射角为由衍射角为 ，(5) 复色光照射时复色光照射时重级条件重级条件光的衍射当当 时重级时重级2211 kkd sin4.4-19,21,241. 光的偏振（五种偏振态）光的偏振（五种偏振态） 自然光的表示法自然光的表示法: 线偏振光的表示法线偏振光的表示法:振动方向在屏幕内的线偏振光振动方向在屏幕内的线偏振光振动方向垂直屏幕的线偏振光振动方向垂直屏幕的线偏振光在屏幕内振动较强的部分偏振光在屏幕内振动较强的部分偏振光垂直屏幕的振动较强的部分偏振光垂直屏幕的振动较强的部分偏振光部分偏振光的表示法部分偏振光的表示法:光的偏振2. 起偏与检偏起偏与检偏A：自然光，：自然光，B：亮度不变；：亮度不变；A：部分偏振光，：部分偏振光，B：亮度变化，：亮度变化， 但不全暗但不全暗.A：线偏振光，：线偏振光，B：最亮：最亮 最暗；最暗；15. 马吕斯定律马吕斯定律I2P1P2I0I1221cosII光的偏振3. 布儒斯特定律布儒斯特定律1n2niBiBR2B1tannin iB+ rB = /2iB称为称为布儒斯特角布儒斯特角.光的偏振