光学期末考试

1、第三章主要内容1.几何光学基本定律与费马原理2.单球面折射、反射的成像公式3.薄透镜的物像公式及横向放大率4.光学系统的作图求像几何光学几何光学几何光学1.几何光学基本定律与费马原理光的独立传播定律，反射定律，折射定律，直线传播定律，费马原理等。由此得出的光的可逆性原理，及透镜成像的等光程性。QPnds 极值几何光学几何光学2.单球面折射、反射及薄透镜的成像公式单球面折射单球面反射薄透镜物像关系焦距nnnnssr112 ssr211212nnnnnnssrrn rfnnnrfnn 2rff21nnff 几何光学几何光学高斯公式1ffss1ffss1121ssrf横向放大率nsn s12n sn

2、 s ss 3.空气中的薄透镜（n1n21）物像关系光焦度焦距111ssf1211(1)()nrr 121111(1)()ffnrr 横向放大率 ssxffx 4.作图法求像球面(反射、折射)、透镜和理想光具组成像几何光学几何光学o 近视眼的矫正近视眼的矫正几何光学几何光学某人看不清0.5米以外的物体，需配多少度的眼镜？解：此人为近视眼，远点在0.5米处。配镜应使无限远处的物体成虚像于它的远点处，则ms5 . 0ssf1111215 . 01m即应配200度的凹透镜。s 光的干涉相干条件光程和光程差相干光的获得分波面法 分振幅法薄膜干涉迈克耳孙干涉仪劈尖干涉牛顿环等厚干涉等倾干涉法布里珀罗干涉

3、仪（多光束干涉）维纳驻波实验杨氏实验劳埃德镜菲涅耳双面镜 光的干涉光的干涉干 涉 小 结 一、光的干涉干涉：满足一定条件的两列或两列以上的波在空间相遇时，相遇空间的光强重新分布：形成稳定的、非均匀的周期分布。相干条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。 光的干涉光的干涉干涉光强：)cos(2122122212AAAAA二、相位差和光程差光程：nr光程差：1122rnrn相位差：01022122rr 真空中 均匀介质中 1rn 21rr三、半波损失和额外光程差光从光疏入射到光密介质时，且光掠射或垂直入射时，在反射点，入射光的振动方向和反射光的振动方向总是相反的，光程好像损失（或增加）了半个波长

4、一样。薄膜上下表面两次反射的物理性质不同时，两束反射光振动方向相反，因此除了由薄膜厚度引起的光程差以外，还需考虑额外光程差 。2 光的干涉光的干涉杨氏双缝：dr0S1S2PP0r1r2r0ryd0002222(21)2122rjyjdrjyjdryd 亮纹暗纹条纹间距 光的干涉光的干涉等倾干涉和等厚干涉：22220202112 22cos2sin22(21) 2jn didnnij相长相消 光的干涉光的干涉迈克耳孙干涉仪：牛顿环2dN2120,1,2,rjRrj Rj明环：暗环：1.衍射的基本原理 波面上每个面积元都可看成是一个新的球面次波源。 波面前方任一点的振幅是波面上所有次波源发出次波相

5、干叠加的结果。1()( )cos()dECA Q Ktkr dSr光的衍射光的衍射 2.菲涅耳衍射方法：菲涅耳半波带法圆孔轴上122kkaaA 奇正偶负注意：过程 123412340Aaaaaaaaaa20sin() ,sinuIIubu极小值：sin 1,2,bkk 中央亮纹半宽度：yfb中央亮纹半角宽度： b1)单缝： 次极大：001sin(), 1, 2, 3,2kkb3.夫琅禾费衍射：光源、观察屏都在远方法：积分法光的衍射光的衍射 中央亮斑半角宽度：0.611.22RD3)光栅：2202222022sin2sinsin2sinsin =sinNuIIuNuIu2)圆孔：sinsinbu

6、d210(2 ), sinPJmRIImm缝间干涉因子单缝衍射因子光的衍射光的衍射 ii.谱线半角宽度：cosNdiii. 缺级：, = 1,2,djkkb. 谱线数目：maxmax, 21djj 有缺级条纹数i. 主最大： 光栅方程(垂直入射)sindj 单缝衍射极小sinbk 多光束干涉极小, j N , 2N , , jNsinNdj 斜入射 ( 同“+”异“-”)0sinsindj光的衍射光的衍射 2cosoII马吕斯定律马吕斯定律偏振光的定义偏振光的定义 光光 的的 偏偏 振振透射光透射光变化律变化律偏振光种偏振光种类、表示类、表示法、产生法、产生双折射现象双折射现象线偏振光线偏振光

7、部分偏振光部分偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光圆偏振光圆偏振光5 种偏振光的检验种偏振光的检验光的偏振光的偏振1.1.线偏振光的产生线偏振光的产生i. i. 概念：概念： 自然光；线偏振光；部分偏振光。自然光；线偏振光；部分偏振光。 表示法表示法ii.ii.实验定律：实验定律：布儒斯特定律：布儒斯特定律：2102101tan2niiin马吕斯定律：马吕斯定律：20cosIII0 为入射的线偏振光光强为入射的线偏振光光强iii.iii.产生：产生：a)a)利用利用iB 玻璃片，玻璃片堆。玻璃片，玻璃片堆。b)b)利用利用no、 ne 的不同的不同 尼科耳棱镜等。尼科耳棱镜等。c)c)利用二向色性利用二向色性 人造偏振片（最广泛）。人造偏振片（最广泛）。光