《大学物理》课程教学课件（PPT讲稿，高教版）波动光学内容提要

波动光学内容提要 一相干光 (1)相干条件：振动方向相同；频率相同；相位差恒定 (2)相干光的产生：波阵面分割法；振幅分割法 二杨氏双缝干涉实验 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 d'λ 条纹间距： △x= (△k=1) d 三光程介质折射率与光的几何路程之积= nr (1)相位差和光程差的关系 △ 光程差 △0=2元 2 光在真空中波长

波动光学内容提要 一 相干光 （2）相干光的产生: 波阵面分割法；振幅分割法. （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: (k =1) d d x   = 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 = nr   Δ  = 2π 光程差 光在真空中波长

波动光学内容提要 (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，这损失相当于几/2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， n ◆ 当光线垂直入射时i=0° n 当n2>n1时4=2dn2+2/2 n 4=2dn2 当n>n,>n,时 n2 4=2dn24=2dn,+2/2

波动光学内容提要 （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  2 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. n1 n1 n2 n1 n3 n2 当 时 当光线垂直入射时  i = 0 n2  n1 Δr = 2dn2 + 2 t 2 Δ = 2dn 当 时 Δr = 2dn2 3 2 1 n  n  n 2 2 Δt = dn2 + 

波动光学内容提要 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 △k=1△d=2/2n (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（n,入，O变化时). (4)半波损失需具体问题具体分析. 明纹 =2nd+ 2 ,k=0,1.暗纹 > 劈尖条纹间距 b= 2n0 2nD

波动光学内容提要 k =1 d =  2n 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（ n,, 变化时）. （4）半波损失需具体问题具体分析. k, k =1,2,  明纹 = + = 2 2  Δ nd , 0,1, 2 (2k +1) k =  暗纹 ➢ 劈尖条纹间距 L n nD b 2 2    = =

波动光学内容提要 明环半径r=(化-)R元(（k=1,2,3,) 牛顿环 暗环半径r=√kR几 (k=0,1,2,.) 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 △d=△k 2 光路中加入介质片 2(n-1)e=△kλ

波动光学内容提要 暗环半径 (k = 0,1,2, ) 明环半径 r k )R (k =1,2,3, ) 2 1 = ( − r = kR ➢ 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. 2  移动反射镜 d = k 光路中加入介质片 2(n −1)e = k

波动光学内容提要 一惠更斯一 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 >单缝衍射：可用半波带法分析，单色光垂直入射时 bsin=0 中央明纹中心 (k=1,2,3,) bsin0=+2k=±k2 暗纹中心 2k个半波带 2 bsin0=±(2k+1)2 明纹中心 2k+1个半波带 >圆孔衍射：单色光垂直入射时，中央亮斑的角半经日 Dsin0=1.22λ (D为圆孔直径)

波动光学内容提要 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 (k =1,2,3, )   b  =  k = k 2 sin 2 暗纹中心 2 sin (2 1)  b  =  k + 明纹中心 2k 个半波带 2k +1 个半波带 bsin = 0 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 Dsin =1.22 ➢ 圆孔衍射：单色光垂直入射时，中央亮斑的角半经  （D 为圆孔直径）

波动光学内容提要 三光学仪器的分辨本领 行射规律和亚瑞利脚据，最小分辨角日中 1 D 光学仪器分辨率 ac D. 0 1.22 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。 (b+b'sin0=±kλ (k=0,1,2,) 谱线强度受单缝衍射的影响 出现 b+b'k 可产生缺级现象。 缺级 b 五X射线衍射的布拉格公式 2dsin0=kλ k 0,1,2

波动光学内容提要 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 D   1.22 0 = 光学仪器分辨率  1.22 1 0 D = =  1  D, 四 光栅衍射条纹的形成 (b+b')sin  = k (k = 0,1,2, ) 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. k k b b b  = 出现 +  缺级 五 Ｘ射线衍射的布拉格公式 2d sin = k k = 0,1,2, 

波动光学内容提要 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、1 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I,的偏振光通过检偏振器后， 出射光的强度为 I=1o cos-a 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0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。 tan io =n2/n

波动光学内容提要 一 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  2 0 I = I cos 0 I 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。 0 2 1 tan i = n n 0 i