波动光学复习总结

1、 波动光学 知识点复习总结 Newton 微粒说 Huygens, T. Young, Fresnel, 波动说（机械波） Mexwell 某一波段的电磁波 Quantum Mechanics （Einstein, Bohr, De Broglie）波粒二象性001ce m= 真空中的光速 某一媒质中的光速1rrue m=1unc=rnll= 光的相干性 相干光光源的获得；劳埃德镜，菲涅尔双棱（面）镜等倾干涉 (e 处处相等，i 不等） 如：增透膜，高反膜等厚干涉 (I 处处相等，e 不等） 如：2 21 1n rn rD =- 20,1,2,k ,kjpD= =L 干涉干涉加强加强 干涉干涉

2、减弱减弱(21) ,0,1,2,kkjpD= +=L kk 0 1 , , 2120 1kk , ,21nrrD =-21212rrjljpjD=- 光源、干涉装置和干涉图形光源干涉装置干涉图形衍射条纹条纹间距光强分布图角宽度杨氏双缝干涉劈尖干涉单缝衍射牛顿环关涉光栅衍射光学仪器分辨率普通光源相干光光源单色光光源复合光光源自 然 光偏振光xpr1 r2 xDod d d ，D d D d ( (d d 10 10 4 4 m m, D , D m)m)21sintgxrrdddDdqq=-换=kdl= (), 0,1,2Dxkkdl= =(2 1) 2kld= +()(2 1), 0,1,22

3、Dxkkdl= =鬃DxdlD=0k=问题：装置放入水中条纹宽度如何变化？;DxdDxdxllD=D瓺Q、xd nD lD=a a. 当光从传到的界面上时，反射光 的相位发生的突变，即相当于有的附加光程 差。b b. 当两束相干光共发生半波损失时，最终；当两束光发生半波损失时，则有附加光程 差，。c c. 在任何情况下都不会因有半波损失而引起相位突 变，因此也不必考虑由其而引起的附加光程差。反射光是与入射光在薄膜的同侧，而透射光与入射光在薄膜两侧222212sin2e nnidl骣+=-3221()n ABBCn ADd=+-P1n3n2n1M2MeLiDC34E5A1ggB2bF5423()

4、n BCCEn BFd=+-cosABBCeg=sin2tansinADACieig=鬃cosABBCCEeg=sinsin2tansinBFBEACdbbgb=鬃222232sin2e nndlb骣+=-123123(I)nnn ornnn n rA CD21Siiii B不要求掌握，仅需记住各量的含义222212sin2e nnild=-+明纹明纹暗纹暗纹( ), 1,2,3,ikkdl=L( )(21),0,1,2,2ikkld=+=Li相同的光线对应同一条干涉条纹相同的光线对应同一条干涉条纹 等倾条纹等倾条纹即即倾角倾角当当k k ( (k k ) ) 一定时，一定时，i也一定，也一定

5、，形状：形状： 一系列同心圆环一系列同心圆环条纹间隔分布：条纹间隔分布：内疏外密内疏外密条纹级次分布：条纹级次分布：内高外低内高外低 kerikd一定，波长对条纹的影响：波长对条纹的影响： kkeirl，一定，kkeir一定，膜变厚，环纹扩大膜变厚，环纹扩大：r r环环= =f f tgtgi ie nn n ( 设设n n )反射光反射光2反射光反射光1单色平行光单色平行光 反射光反射光1 单色平行光垂直入射单色平行光垂直入射en n nA反射光反射光2(设设n n )45 10 10radq-：( )22eneld+光程差为光程差为明纹：明纹：暗纹：暗纹：( ) =12ekkdl=L，,

6、,( )(2 1)2 =012,ekkdl=+，, L eekek+1明明纹纹暗暗纹纹n L a a. . 同一厚度e e 对应同一 级条纹 等厚条纹。 条纹平行于棱。b b. 两平面交界处e e=0=0 , 对应暗纹，证实半波损失确实存在。c c. 条纹间距对应的厚度差为：1kkeee+D=-22knekll+=(1)/2/2222kkennnlllll+-D=-=d d. 条纹间距为：sin/2lenql= D=/2 sin/2lnnqlql=Lq a a. . 测波长：已知、n n，测L L可得 b b. . 测折射率：已知、，测L L可得n n2 sin2lnnllqq= d d. .

7、 测细小直径、厚度、微小变化22knekll+=c c. . 测表面不平度 (p.24 (p.24 例9-10)9-10) k = 123白光照射时劈尖薄膜的干涉条纹e e. 白光照射时的干涉条纹：尖劈状肥皂膜的干涉图样(左图为倒象)等厚干涉条纹等厚干涉条纹劈尖劈尖不规则表面不规则表面白光入射白光入射单色光入射单色光入射肥皂膜的等厚干涉条纹肥皂膜的等厚干涉条纹S S牛顿环平凸透镜平晶e erR平晶平凸透镜 暗环暗环o分束镜M 测量 显微镜o .22neld=+薄膜厚度e e，牛顿环半径 r r 和平凸透镜曲率半径R R间的关系为：22reR=a a. 形状是以o为中心的同心圆环，其明暗环的半径

8、为 (21)2nkRrkRnrll-= =明环暗环b b. . 条纹内稀外密 前三级暗环半径之比为：1:2 :3k k r rk k , 条纹间距 c c. 中间条纹级次低d d. 透射光的干涉明、暗环的半径公式与反射光的相反22k mkrrmRl+-=a a. 测透镜球面的半径测透镜球面的半径R R b b. . 测波长测波长 c c. 检验透镜球表面质量检验透镜球表面质量已知 , , 测出mm、r rk+mk+m、r rk k ，可得R R。已知R R，测出mm、r rk+mk+m、r rk k，可得 。 *S f f a L L P PAB缝平面观察屏 sinadq=tanxfq=x 明

9、纹中心明纹中心sin1,2,3akkql= =，sin(2 1) 1,2,32akklq= +=，中央明纹中心和暗纹位置是准确的，其余明纹中心中央明纹中心和暗纹位置是准确的，其余明纹中心的位置是近似的，与准确值稍有偏离。的位置是近似的，与准确值稍有偏离。 半波带法得到的一般结果：sin0adq= 中央明纹中心中央明纹中心 （准确）（准确） 暗纹暗纹（准确）（准确）1BAa12 / /22半波半波带带半波半波带带a / /2BA / /2aBA（）（）sin22bkklql= = sin(21)2bklq= +（）（）fxkal= (21)2fxkal= +I0 x1x2衍射屏衍射屏透镜透镜观测

10、屏观测屏 f 10 x 0 x a 2210 012tg2xffalqD=sinkkkxffalq=012xfxalD=DxlDxfalD=d d = = a a+ +b b 从广义上理解，a a 透光部分的宽度透光部分的宽度; b b 不透光部分的宽度不透光部分的宽度 和，决定了光通过光栅后的光强分布 。多缝干涉主极大受单缝衍射的调制sin (0,1,2,)dkkql= =Lsin 04-8-48 ( /d)N = 4N2 I0单单多缝干涉多缝干涉N2I0单单sin 048-4-8( /d )光栅衍射光栅衍射光强曲线光强曲线sin 0I0单单-2-112( /a)单缝衍射单缝衍射, 2 ,

11、1 , 0sin kkd， 衍射暗纹位置：衍射暗纹位置：, 3 , 2 , 1 sin kka， 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： kkad ， 时，时，此时此时在应该干涉加强的位置在应该干涉加强的位置上没有衍射光到达，从而出现缺级。上没有衍射光到达，从而出现缺级。 缺级现象, 3 , 2 , 1 , k总能化成整数比，出现明纹缺级。总能化成整数比，出现明纹缺级。adsin I单单sin 0I0单单-2-112( /a)I N2I0单单048-4-8( /d )干涉明纹（主极大）缺级的级次：干涉明纹（主极大）缺级的级次：d = 4a例如：例如：, 8,

12、 44 kkadkN = 4单缝衍射和多缝衍射干涉的对比单缝衍射和多缝衍射干涉的对比 （d d =10=10a a）19个明条纹缺级缺级缺级缺级单单缝缝多多缝缝圆孔孔径为圆孔孔径为D L衍射屏衍射屏观察屏观察屏中央亮斑中央亮斑（艾里斑）（艾里斑） 1 f 22. 1sin1 D艾里斑艾里斑D 艾里斑变小艾里斑变小集 中 了 约集 中 了 约84%的衍的衍射光能。射光能。（Airy disk）相对光相对光强曲线强曲线1.22( /D)sin 1I / I00小孔（直径小孔（直径D）对两个靠近的遥远的点光源的分辨）对两个靠近的遥远的点光源的分辨离得太近离得太近不能分辨不能分辨瑞利判据瑞利判据刚能分

13、辨刚能分辨离得远离得远可分辨可分辨D 22.11 22. 11DR RD 最小分辨角最小分辨角分辨本领分辨本领ID*S1S20E播播传传方方向向振振动动面面 光振动垂直板面光振动垂直板面光振动平行板面光振动平行板面面对光的传播方向看面对光的传播方向看光矢量光矢量E一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。平行板面的平行板面的光振动较强光振动较强 垂直板面的垂直板面的光振动较强光振动较强 非偏振光非偏振光I0线偏振光线偏振光 I 偏振化方向偏振化方向 （通光方向）（通光方向）021II P I0IPP E0 E = E0cos , 200EI 20cosII ，0max0III 02 I， 马吕斯定律马吕斯定律（1809） 消光消光 2202cos EEI n1n2i irS 分量分量P 分量分量反射光反射光垂直入射面的分量垂直入射面的分量（S