东南大学：《大学物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十一章 光学习题课

一章 光学 习题课

教学基本要求 ,光的干涉 1理解相干光的条件及获得相干光的方法 2掌握光程的概念以及光程差和相位差的关 系,理解在什么情况下的反射光有相位跃变 3能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉 条纹的位置 4了解迈克耳孙干涉仪的工作原理

一 ,光的干涉 1 理解相干光的条件及获得相干光的方法. 2 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关 系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变. 3 能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉 条纹的位置. 4 了解迈克耳孙干涉仪的工作原理. 教学基本要求

内容提要 光的千涉 1、现象:当满足一定条件的两列光波在空间相遇 时,在它们相互交迭的区域内出现明暗 相间的条纹。 2、相干条件: (1)、频率相同的两列光波在相遇时具有相同的 振动方向和恒定的相位差。 (2)、两列光波的振幅相差不大。 (3)、两列光波的光程相差不大。 写题课

习 题 课 内容提要 一、光的干涉 １、现象：当满足一定条件的两列光波在空间相遇 时，在它们相互交迭的区域内出现明暗 相间的条纹。 2、相干条件： （1）、频率相同的两列光波在相遇时具有相同的 振动方向和恒定的相位差。 （2）、两列光波的振幅相差不大。 （3）、两列光波的光程相差不大

3、分类:按相干光的获得方式分类。 (1)、分波阵面法(2)、分振幅法 光程、光程差 1)、光程=n 2)、光程差δ=n,r;-nn 3)、光程差与相位差的关系:4=吓个 4)、半波损失: 光从光疏媒质向光密媒质入射时,反射光的 相位有丌的突变,相当于光程改变/2。 写题课

习 题 课 3、分类： （1）、分波阵面法 （2）、分振幅法 按相干光的获得方式分类。 4、光程、光程差： 1）、光程 = nr 2）、光程差 = − n r n r 2 2 1 1 3 2     ）、光程差与相位差的关系： = 4）、半波损失： 光从光疏媒质向光密媒质入射时，反射光的 相位有  的突变，相当于光程改变  / 2

4、分波阵面法: (1)、杨氏双缝干涉1)、装置: X 2)、光程差:δ≈ d 6≈dg0=dx|+2k,k=023.明条纹 D ±(2k+1)“,k=0,2,3.暗条纹

4、分波阵面法： （1）、杨氏双缝干涉 1）、装置： x 2 1  = r − r 1 r 2 r P  S 0 D S1 S2 d 2 sin x d dtg d D ）、光程差：     = 2 0 1 2 3... 2 2 1 0 1 2 3... 2 k k k k     =  =   + =  ， ，，， 明条纹 （ ） ， ，，， 暗条纹

D ±2k k=0,1,2,3 明条纹 3)、条纹位置:xk d 2 ±(2k+12 ,k=0,1,2,3.暗条纹 4)、条纹间距(宽度)+1-Xk=d 5)、光强度分布:Ⅰ=40c23 (2)、菲涅耳双镜:1)、双棱镜2)、双面镜 (3)、洛埃镜:半波损失 写题课

习 题 课 1 4 k k D x x x d ）、条纹间距（宽度）：  = − = + 2 0 1 2 3... 2 3 2 1 0 1 2 3... 2 k D k k d x D k k d     =  =    + =  ， ，，， 明条纹 ）、条纹位置： （ ） ， ，，， 暗条纹 2 0 5 4 cos 2 I I  ）、光强度分布： = （3）、洛埃镜： 半波损失 （2）、菲涅耳双镜：1）、双棱镜 2）、双面镜

5、分振幅法 (1)、概述:薄膜干涉 8=2n2 AB-n, AD+3=2en2-nsinfi+ 2k一,k=1,2,3 明条纹 B 6(e,i) (2k+1),k=0,1,2,3.暗条纹 2 (2)、分类:1,等倾度干涉:e=C,o(e,l)=o() 2,等厚度干涉:i=C(i=0),O(e,i)=6(e) 读等倾度干涉研究是不等倾度的问题 读等厚度干涉研究是不等厚度的问题 写题课

习 题 课 5、分振幅法： (1)、概述：薄膜干涉 n1 2 1 n  n n1 e  i A B C D 2 1 2 2 n AB n AD   = − + 2 2 2 2 1 2 sin 2 e n n i  = − +  ( , ) e i (2)、分类：1),等倾度干涉： 2),等厚度干涉： 2 1 2 3... 2 2 1 0 1 2 3... 2 k k k k    =  =   + =  ， ，， 明条纹 （ ） ， ，，， 暗条纹 e C e i i = = , ( , ) ( )   i C i e i e = = = ( 0), ( , ) ( )   **等倾度干涉研究是不等倾度的问题 **等厚度干涉研究是不等厚度的问题

(2)、等厚干涉 2k一,k=1,2,3. 明条纹 1)、薄膜干涉:。=2m+2 (2k+1),k=0,1,2,3.暗条纹 2(2k+1)2 δ=2ne=(2k+1=,e 2)、增透薄 2 min 4 4 3)劈尖干涉: 2k一,k=1,2,3. 明条纹 光程差:=2me+ 2 条纹间距:1=-花 sine 2nsin e (2k+1),k=0,1,2,3.暗条纹 读可用于检测工件表面的光洁度 写题课

习 题 课 (2)、等厚干涉： 1)、薄膜干涉： min 2 1 2 2 1 , , 2 4 4 k ne k e e n n     + = = + = = （ ） （ ） 2 1 2 3... 2 2 2 2 1 0 1 2 3... 2 k k ne k k      =  = + =   + =  ， ，， 明条纹 （ ） ， ，，， 暗条纹 2 1 2 3... 2 2 2 2 1 0 1 2 3... 2 k k ne k k      =  = + =   + =  ， ，， 明条纹 光程差： （ ） ， ，，， 暗条纹 2)、增透薄： 3)、劈尖干涉： 1 sin 2 sin k k e e l n    + − 条纹间距： = = **可用于检测工件表面的光洁度

3)、牛顿环 2k,k=1,2,3 明环 光程差:δ=2ne+ (2k+1),k=0,1,2,3.暗环 2 明环半径:n=2k-1)R ,k=1,2,3 暗环半径:=1kR,k=O,2,3 (3)迈克耳逊干涉仪 1、可以观察到等倾干涉和等厚干涉条纹 2)干涉条纹移动一条相当于空气薄膜厚度改变λ/2 3)移动距离:d=4N/2 写题课

习 题 课 3)、牛顿环： 2 1 2 3... 2 2 2 2 1 0 1 2 3... 2 k k ne k k      =  = + =   + =  ， ，， 明环 光程差： （ ） ， ，，， 暗环 2 1 1 2 3... 2 k r k R k n  明环半径： = − = （ ） ， ，， 01 2 3... k r kR k n  暗环半径： = = ， ，，， (3)、迈克耳逊干涉仪： 1)、可以观察到等倾干涉和等厚干涉条纹 2)、干涉条纹移动一条相当于空气薄膜厚度改变  /2 3)、移动距离： d N =   / 2

教学基本要求 二,光的衍射 1理解惠更斯一菲涅耳原理及它对光的衍射现 象的定性解释. 2掌握用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条 纹分布规律的方法,会分析缝宽及波长对衍射条纹 分布的影响 3理解光栅衍射公式,会确定光栅衍射谱线的 位置,会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布 的影响 了解衍射对光学仪器分辨率的影响 5了解x射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义 写题课

教学基本要求 2 掌握用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条 纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹 分布的影响. 3 理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线的 位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布 的影响. 4 了解衍射对光学仪器分辨率的影响. 5 了解x射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义. 二,光的衍射 1 理解惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射现 象的定性解释. 习 题 课