西南交通大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）波动光学

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大学物理 波动光学 光的偏振性 光波的振动效应 光的干涉性 光波的相位效应 光的色散性--光波的频率效应 光的偏振性 1.自然光与偏振光 自然光:光矢量对传播方向均匀对称分布 线偏振光:光振动只有一个确定方向 部分偏振光:自然光+线偏振光(光振动在某方向 上占优势) 第2页共21页

大学物理 第2页 共21页 波动光学 光的偏振性 ---- 光波的振动效应 光的干涉性 ---- 光波的相位效应 光的色散性 ---- 光波的频率效应 光的偏振性 1. 自然光与偏振光 自然光：光矢量对传播方向均匀对称分布 线偏振光：光振动只有一个确定方向 部分偏振光：自然光+线偏振光（光振动在某方向 上占优势）

2.布儒斯特定律 i:布儒斯特角(起偏振角) tan i b y 反射线与折射线垂直i+y T 3.马吕斯定律 自然光入射,偏振片二r=1 线偏振光入射偏振片 l=lo cosa α:光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 第3页共21页

大学物理 第3页 共21页 2. 布儒斯特定律 ib：布儒斯特角(起偏振角) 1 2 tan n n i b = 2 π 反射线与折射线垂直 i b +  = 3. 马吕斯定律 0 自然光入射 I 偏振片 0 2 1 I = I 偏振片  2 0 线偏振光入射 I 0 I = I cos  : 光振动方向与偏振片偏振化方向的夹角 n1 n2 ib ib 

大学物理 4.起偏方法 利用光在两种介质界面上的反射和折射 原理 偏振片 利用光在各向异性介质中的传播 双折射 5.检偏方法-偏振片可作为检偏器 方法:旋转检偏器,观测出射光强的变化情况 每旋转检偏器一周,出射光 光强不变入射光为自然光 两次最强、两次消光线偏振光 两次最强、两次最弱,无消光—部分偏振光 第4页共21页

大学物理 第4页 共21页 5. 检偏方法 ----偏振片可作为检偏器 光强不变——入射光为自然光 两次最强、两次消光——线偏振光 两次最强、两次最弱，无消光——部分偏振光 每旋转检偏器一周，出射光 方法：旋转检偏器，观测出射光强的变化情况 4. 起偏方法 原理: 利用光在两种介质界面上的反射和折射 利用光在各向异性介质中的传播 偏振片 双折射

大学物理 复习题在图上画出实际存在的折射光和反射光线, 并用点或短线把振动方向表示出来。 第5页共21页

大学物理 第5页 共21页 1 n 2 n i b i 1 n 2 n b i 1 n 2 n 1 n 2 n b i 1 n 2 n i 1 n 2 n i 复习题 在图上画出实际存在的折射光和反射光线， 并用点或短线把振动方向表示出来

大学物理 光的干涉性 多光束干涉、单缝衍射、光栅衍射对比 基本思想多光束干涉 单缝衍射光栅衍射 多光束 N N 叠加 a+b La.e 相邻光束2兀 2M∞2π 2 a 相位差δ d sin p (a+b)sin A 振幅矢 A=∑A i=1 量合成 ∑A A=j△= 第6页共21页

大学物理 第6页 共21页 光的干涉性 多光束干涉、单缝衍射、光栅衍射对比 基本思想 多光束干涉 单缝衍射 光栅衍射 多光束 叠加  d N  a + b N  a 相邻光束 相位差   sin 2 π d   sin 2 π N a    ( )sin 2 π a + b 振幅矢 量合成  A0  A  = = N i A Ai 1   = =  N i A Ai 1    A0  A   A = A   d   = i Ai A   d

大学物理 基本思想多光束干涉单缝衍射光栅衍射 SIn B sin b sin Na 合振幅A sin Na 2 B B sin a sin g Na a B= sino B=sin o 22 光强I ∠/S4)2 sIn B sIn SIn na B SIn 2 光强分 布曲线 o sin Sinp SIn 第7页共21页

大学物理 第7页 共21页 基本思想 多光束干涉 单缝衍射 光栅衍射 合振幅 A 2 2 0 sin sin  N A  sin  A0     sin π 2 N a = = 2 2 0 sin sin sin     N A    sin π a = 光强 I 2 2 2 0 sin sin          N I 2 0 sin           I 2 2 2 2 0 sin sin sin                     N 2 I 0 A0 I  光强分 布曲线 sin I I I O O O sin sin

●重要概念 大学物理 1.光的相干叠加 ①相干条件 ②光强分布:I=1+12+2、√l2cos△q A=2-(1-221千涉项 2兀k相长 k=0.±1,+2 (2k+1)π相消 若=02 相长 =- k=0,±1,+2 (2k+ 相消 第8页共21页

大学物理 第8页 共21页 重要概念 1. 光的相干叠加  相干条件  光强分布： I = I 1 + I 2 + 2 I 1 I 2 cos 干涉项     2 1 2 1 2 π r − r  = − − 相长 相消  = k = 0,1,2,  2πk (2k +1) π  若1 =2  = r1 − r2 = k 2 (2 1)  k + 相长 相消 k = 0,1,2, 

大学物理 2.光程差光程=几何路径×介质折射率 △=2兀 ①真空中加入厚d的 ②光由光疏介质射 介质、增加(n-1)d光程 到光密介质界面上反 na-a - i d k 射时附加光程 ③ 薄透镜不引起附加光程(物点与象点间各光线等 光程) 第9页共21页

大学物理 第9页 共21页 2. 光程差 光程＝几何路径×介质折射率   Δ  = 2 π  真空中加入厚 d 的 介质、增加 (n-1)d 光程 nd − d = (n −1)d d n 光由光疏介质射 到光密介质界面上反 射时附加 光程 2   薄透镜不引起附加光程 (物点与象点间各光线等 光程)

大学物理 A=2eyn2-nisin i+ 单缝衍射 2 双缝干涉 d=asin gp 4=d sin kD ±2 A±(2k+1) dh 士(2k-1) 士k 光栅衍射4=(a+b)sng 主明纹位置:4=k 第10页共21页

大学物理 第10页 共21页 双缝干涉 Δ = d sin  x =  d kD  2 (2 1)   −  d D k 2 2 sin 2 2 1 2 2  Δ = e n − n i + Δ = a sin  单缝衍射 Δ 0 2 (2 1)   k +  k 光栅衍射 Δ = (a + b)sin  主明纹位置： Δ = k