分析化学复习-光学篇课件.ppt

1、明纹中心明纹中心暗纹中心暗纹中心 (2 1)2xLdkD 两相邻明两相邻明纹纹（或暗纹）（或暗纹）间距间距dDx 1,2,3.k,2)1 2()12(dDkxk,kdDkxk3210，干涉相长，明纹干涉相长，明纹干涉相消，暗纹干涉相消，暗纹xLdkD 1.杨氏双缝实验杨氏双缝实验pr1r2 x DdoL例1：杨氏双缝实验中，已知两缝的距离为0.7mm，所用光波的波长为600nm，屏上第二级明条纹（k=2）到中央明纹（k=0）的距离为4.3mm，求屏到双缝的距离。解：mnmmmmmdxD5.260027.03.422,22dDx例2：设杨氏双缝实验中，双缝间距为0.5mm，屏与双缝的距离为1.5

2、m。若光源用白光，求波长为760nm红光的第三级明条纹中心到波长为400nm紫光的第三级明条纹中心的距离。,33dDxmmdDx84.60.5mm1.5m760nm333红红mmdDx60.30.5mm1.5m400nm333紫紫mmx24.360.384.63解：(1,2,3,.)221(0,1,2,.)22kkLndkk 明纹明纹暗纹暗纹 d=dk+1-dk =(2k+1)/4n-(2k-1)/4n =/2n L d明纹明纹暗纹暗纹L d sin2ln2.劈尖干涉劈尖干涉 解：因为相应一个条纹间距，劈尖厚度改变半个波长5.2215.02h=589.3 nm，h=0.044 mm 例3：将待

3、测厚度的一薄片夹在两平玻璃片之间形成空气劈尖，用589.3nm的黄光垂直入射，观察到劈尖表面相邻两干涉明纹的间距为0.15mm，棱边到薄片的距离为22.5mm，求薄片的厚度。例4为了增加照相机镜头（n2=1.5）对波长为550 nm的绿光的透射能力，通常在镜头上镀一层MgF2（n1=1.38）薄膜，求所镀MgF2的最小厚度。,)k(hn21221nm6.9938.1455041minnh解：光线在空气-MgF2及MgF2-镜头的界面上都有半波损失，故两反射光的光程差为2n1h。因为要透射最强，则反射要相消，所以当k=0时，h最小，例5：空气中有一折射率为1.54的薄膜，厚度为550nm，用白光

4、垂直照射薄膜，哪些波长的光在反射中加强？（白光波长范围为400760nm）,22knh124knh 解：要反射加强，则 k=3，=666 nm；k=4，=475 nm 2sinl rad1047.1l2l2arcsin4 解：（2分）例6：用波长=589 nm的单色平行光垂直照射在一空气劈尖上，测得相邻两暗条纹间的距离为l=2.00 mm。求该空气劈尖的劈尖角。dA12 3.牛顿环牛顿环rRd(1,2,3.)2/2(21)/20,1,2.)kkLdkk 明纹（暗纹(21)/21,2,3.0,1,2.kRkrkRk明环暗环例7：一平凸透镜，其凸面的曲率半径为1.50 m，以凸面向下把它放在平板玻

5、璃上，以波长589.3nm的单色光垂直照射，求干涉图样中第五条亮环的直径。解：亮环半径2)12(Rkrkk=5，r=1.99mm，D=3.98mm 4.光栅衍射光栅衍射kdsin,2,1,0sin kkd，衍射暗纹位置：衍射暗纹位置：,3,2,1 sin kka，ka出现缺级。出现缺级。时,kd干涉明纹缺级级次干涉明纹缺级级次 kadk干涉明纹位置：干涉明纹位置：光栅光栅衍射衍射例8：一衍射光栅宽3.0cm，用波长600nm的单色光垂直入射，第二级明纹出现在=30o方向上，求该光栅上总的刻线数。,sinkd,4.230sin6002sinmnmkdo125004.20.3mcm 解：总刻线数N

6、=例9：一束光线垂直入射到一衍射光栅上，此光栅3.00 cm上有6000条刻线，现在=30o 方向观察到一条明纹，求入射光线中可能包含的光波的波长（可见光波长范围为400760nm）。nmd500060001000.32kdsinnmkkdkdkdo2500230sinsin解：由得 所以在可见光范围内：k=4，1=625 nm；k=5，2=500 nm；k=6，3=417 nm例10：用波长=500 nm的单色平行光垂直照射在一块每毫米刻有500条刻痕的光栅上。求第二级明纹的衍射角2。m102mm002.05001d6 ksind 21d2sin2 302 解：光栅常数 由光栅方程：得：所以

7、：1.1.偏振片的起偏偏振片的起偏021II 2.马吕斯定律马吕斯定律 20cosII 3.反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振21120tgnnni 布儒斯特定律布儒斯特定律 1、在牛顿环装置的平凸透镜和平玻璃板之间充以折射率n=1.33的液体，设凸透镜中心刚好与平板接触，透镜和平板玻璃的折射率都大于1.33，凸透镜曲率半径为300cm，用波长=650nm的光垂直入射，试推导出暗环半径的计算公式，并求出第10个暗环的半径。,2,1,0,2)12(22kknd22222)(dRddRRrnkRrkRrddRkkk级暗环半径第2,2mmnRrk83.310,1010时 解：（1）液体层厚度为

8、d时：（2）mmd048.0mml00.122、把一细钢丝夹在两块光学平面的玻璃之间，形成空气劈尖。已知钢丝的直径，钢丝与劈尖顶点的距离，用波长为680nm的平行光垂直照射在玻璃上，求：(1)两玻璃片之间的夹角是多少？(2)相邻二明条纹间的厚度差是多少？(3)条纹间距是多少？(4)在这12.00mm内呈现多少明条纹？radLd3104nmnd3402nmlnl4105.8,2sin141lLN 解：条3、在两个偏振化方向正交的偏振片之间插入第三个偏振片。（1）当最后透过的光强为入射的自然光光强的1/8时，求插入的第三个偏振片的偏振化方向；（2）若最后透射光光强为零，则第三个偏振片该怎样放置？,

9、8)2(coscos2220II40)2(coscos2220I02sin20或（1）透射光强为：（2）4、波长为=600nm的单色光垂直入射到某光栅上，测得第二级明条纹的衍射角为30，第三级缺级，求：（1）光栅常数a+b为多少？（2）透光缝的最小宽度a为多少？（3）在选定了a+b和a后，在9090范围内，屏幕上可能呈现的明条纹的最高级次为多少？在屏幕上最多呈现几条明条纹？,2,1,0,sin)(kkbamkba6104.2sin)(kkaba1 kmbaka7100.8)(14106002sin)(,29bakm得 解：（1）由光栅方程 （2）出现缺级时对应最小可能的缝宽a，衍射角的方向应是

10、第一级暗纹，即 （3）由光栅方程，令第3级缺级，在9090范围内屏幕上能呈现的明条纹的最高级次为2，在屏幕上最多呈现的明条纹是0，1，2级共5条。5、在观察双缝干涉实验时，采用氦氖激光器作光源（?=640nm），光在双缝后20m远处的屏幕上出现干涉条纹，现测得第一暗纹与第二暗纹的间距为2.5。（1）试问双缝间距为多大？（2）如用一张薄玻璃盖住一缝，若光在玻璃纸中光程比在相应空气中的光程长2.5个波长，此时，在原中央明纹位置将看到什么现象？为什么？解：Dxd 5.12dmm2.5(21)2LK(0,1,2.)K K=2,在原中央明纹将被第3级暗纹占据6、设杨氏双缝实验中，双缝间距为0.5mm，屏

11、与双缝的距离为1.5m。若光源用白光，求波长为760nm红光的第三级明条纹中心到波长为400nm紫光的第三级明条纹中心的距离。,33dDxmmdDx84.60.5mm1.5m760nm333红红mmdDx60.30.5mm1.5m400nm333紫紫mmx24.360.384.63解：7、为了增加照相机镜头（n2=1.5）对波长为550 nm的绿光的透射能力，通常在镜头上镀一层MgF2（n1=1.38）薄膜，求所镀MgF2的最小厚度。,)k(hn21221nm6.9938.1455041minnh 解：光线在空气-MgF2及MgF2-镜头的界面上都有半波损失，故两反射光的光程差为2n1h。因为要透射最强，则反射要相消，所以当k=0时，h最小，