波动光学习题讨论课.ppt

* 波动光学 习　题　讨　论　课 (　兼　总　复　习　）　 一 相干光 （2）相干光的产生:分波面法；分振幅法. （1）相干条件：振动方向相同；频率相同；相位差恒定. 二 杨氏双缝干涉实验 条纹间距: 用波阵面分割法产生两相干光源. 干涉条纹是等间距的直条纹. （1）相位差和光程差的关系 三 光程 介质折射率与光的几何路程之积 = 光程差 光在真空中波长 光和干涉部分 （2） 透镜不引起附加的光程差. （3）光由光疏介质射向光密介质而在界面上反射时，发生半波损失，这损失相当于 的光程. 三 薄膜干涉 入射光在薄膜上表面由于反射和折射而“分振幅”，在上下表面反射的光为相干光. 当光线垂直入射时 当 时 当 时 　等厚干涉 　　（1）干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度相等的点的轨迹. 　　（2）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距. （3）条纹的动态变化分析（ 变化时）. （4）半波损失需具体问题具体分析. 明纹 暗纹 劈尖条纹间距 暗环半径 明环半径 牛顿环 四 迈克耳孙干涉仪 利用分振幅法垂直的平面镜形成一等效的空气薄膜使两相互相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差. 移动反射镜 光路中加入介质片 一 惠更斯 — 菲涅耳原理 波阵面上各点都可以当作子波波源，其后波场中各点波的强度由各子波在该点的相干叠加决定. 二 夫琅禾费衍射 暗纹中心 明纹中心 个半波带 个半波带 中央明纹中心 单缝衍射：可用半波带法分析，单色光垂直入射时 圆孔衍射：单色光垂直入射时，中央亮斑的半角宽度 （D 为圆孔直径） 光的衍射部分 三 光学仪器的分辨本领 根据圆孔衍射规律和瑞利判据,最小分辨角 光学仪器分辨率 四 光栅衍射条纹的形成 光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的总效果. 谱线强度受单缝衍射的影响可产生缺级现象. 出现缺级 五 Ｘ射线衍射的布拉格公式 光的偏振 光波是横波，电场矢量表示光矢量，光矢量方向和光传播方向构成振动面. 三类偏振态: 自然光、偏振光、部分偏振光. 二 线偏振光 可用偏振片产生和检验. 马吕斯定律 强度为 的偏振光通过检偏振器后, 出射光的强度为 三 光反射与折射时的偏振 布儒斯特定律: 当入射角为布儒斯特角 时，反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，折射光为部分偏振光。 光的偏振部分 四、 双折射现象 O光，寻常光，振动方向垂直于主平面，nO e光,　非寻常光，振动方向垂直于主平面，ne 一、习题类型 光的干涉 干涉条纹静态分布问题 干涉条纹动态分布问题 光的衍射 衍射条纹静态分布问题 衍射条纹动态分布问题 光的偏振 偏振光的基本概念 双折射现象的理解与应用 马吕斯定律 布儒斯特定律 二、解题思路 1、干涉条纹静态分布问题 这类习题比较简单，只要掌握了基本概念，熟记一些常用公式便能做到准确分析、求解。 2、干涉条纹动态分布问题 解这类习题时，关键要抓住引起条纹移动的原因是光程差的变化。 光的干涉 光的衍射 衍射习题，重点在于掌握单缝衍射和光栅衍射的条纹分布规律，主要涉及到波动性质的几个方面的量值关系，如衍射条纹的位置、宽度、级数、光栅常数、光波波长、缺级现象、谱线重叠现象以及一些动态分布问题。 光的偏振 这类习题，重点在于掌握偏振光的获得与检验，主要涉及到光的偏振状态(自然光、线偏振光、部分偏振光等)、偏振片和波片的性质、反射和折射时偏振、双折射现象等几个方面，基本概念较多，应在理解的基础上结合典型图象记忆。 三、例题分析 【例1】 空气中的水平肥皂膜 n = 1.33，厚 e=320nm，如果用白光垂直照射，问肥皂膜的反射光呈现什么颜色？ 【解】 在白光的 400~760nm 波长范围内，只有反射光干涉加强的那些颜色的光才能在反射方向明显看到。 由于空气的折射率近于 1，满足薄膜干涉中 n1 n n2 的条件，在反射方向应该附加 ? / 2 的额外光程差，因而干涉加强条件为 从而，加强光的波长 将 n = 1.33，e=320nm 代入上式，可得干涉加强光的波长： 在白光的波长范围内，只有?2 = 567nm 黄绿光得到反射加强，所以肥皂膜呈现