注册物理光学

注册物理光学第1页，共45页，2023年，2月20日，星期六一、光的干涉1.相干光源：频率相同,振动方向相同,位相差恒定的两个光源。2.获得相干光的途径（方法）提高光源质量

如采用激光器可获得单色性很好的光---相干光源对普通光源:可将光源上一发光点的光分成两束，各经历不同的路径再会合迭加。(同“成分”叠加）分束第2页，共45页，2023年，2月20日，星期六有︱︱有∵故上式改写为：有光强最大，明条纹(k=1,2,…)暗条纹有波程差3.明暗位置所满足的条件根据波动理论：第3页，共45页，2023年，2月20日，星期六4.光程与光程差光程光在某一媒质中所经历的几何路程r与介质折射率n

的乘积nr光程差两同相的相干光源发出的两相干光束，干涉条纹明暗条件由光程差确定干涉极大,明纹干涉极小,暗纹第4页，共45页，2023年，2月20日，星期六K=2x中央明纹K=－2Dd中垂面5.杨氏双缝干涉第5页，共45页，2023年，2月20日，星期六入射光为白光Dd讨论xo中央０处红光紫光白光K=0非中央(K=1)红光紫光远离中央靠近中央第6页，共45页，2023年，2月20日，星期六正确答案是(B)。例1在双缝干涉实验中，波长为的单色光垂直入射到缝间距为

的双缝上，屏到双缝的距离为

，则某一条明纹与其相邻的暗纹的间距为：由双缝干涉相邻明纹（暗纹）的间距公式明纹与其相邻的暗纹的间距为(2013考题）第7页，共45页，2023年，2月20日，星期六考察O处零级明纹遮盖前,光程差遮盖后光程故,这时的零级明纹(遮盖后)应向上移.答:C例2:

在双缝干涉实验中,用透明的云母片遮盖上面一条缝,则(A)干涉图样不变.(B)干涉图样下移.(C)干涉图样上移.(D)不产生干涉条纹.O第8页，共45页，2023年，2月20日，星期六垂直入射e126.薄膜干涉斜入射垂直入射时光线1与光线2的光程差为半波损失e12第9页，共45页，2023年，2月20日，星期六关于半波损失光密光疏光入射到光疏媒质、光密媒质界面时,反射光(在光疏媒质中)将多走半个波长的路程,此称半波损失光疏光密光入射到光密媒质、光疏媒质界面时,反射光(在光密媒质中)无半波损失第10页，共45页，2023年，2月20日，星期六例3：一束波长为的单色光由空气入到折射率为n

的透明薄膜上,薄膜在空气中,要使反射光得到加强,则薄膜的最小厚度为+01膜光疏光疏光密2K=?K=1答:B2第11页，共45页，2023年，2月20日，星期六7.劈尖干涉夹角很小的两个平面所构成的薄膜空气劈尖平行单色光垂直照射空气劈尖上，上、下表面的反射光将产生干涉，厚度为e处，两相干光的光程差为第12页，共45页，2023年，2月20日，星期六（1）干涉条件说明①用e指示条纹位置②劈尖相当于厚度呈线性

变化的薄膜③对于同一级干涉条纹，具有相同的介质厚度。④对空气劈尖e=0处是暗纹第13页，共45页，2023年，2月20日，星期六（2）空气劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：kK+1（3）任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离l第14页，共45页，2023年，2月20日，星期六间距答（A）例4：（A）各级条纹向左移，条纹间距不变。（B）各级条纹向右移，条纹间距不变。（C）各级条纹向左移，条纹间距变大。（D）各级条纹向右移，条纹间距变小。平玻璃构成空气劈尖,用单色平行光垂直入射,若劈尖的上表面向上平移，干涉条纹怎样变化？第15页，共45页，2023年，2月20日，星期六8.牛顿环牛顿环干涉图样显微镜SLM半透半反镜T光程差明纹暗纹第16页，共45页，2023年，2月20日，星期六干涉条纹移动数目9.迈克耳孙干涉仪移动距离移动反射镜第17页，共45页，2023年，2月20日，星期六例5：若在迈克尔干涉仪的可动反射镜M移动0.620mm

过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光的波长为：（）

A.269nmB.539nmC.2690nmD.5390nmB第18页，共45页，2023年，2月20日，星期六二、光的衍射1.光的衍射现象缝很小时，衍射现象明显阴影屏幕绕射几何亮区缝较大时，光是直线传播的

光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。第19页，共45页，2023年，2月20日，星期六2.单缝夫琅和费衍射干涉：从同一点出发的光分成两束，再相遇后干涉。衍射：从同一点出发的光分成无数束光，再相遇后干涉S屏幕第20页，共45页，2023年，2月20日，星期六21菲涅耳半波带AAABa12A3PC奇数偶数第21页，共45页，2023年，2月20日，星期六22说明①用角指示条纹的位置②注意：明纹暗纹K=0的明纹已重合于中央明纹中λaxf=一级暗纹坐标）（axΔ=x2=λf2中央亮纹线宽度

）（axf=λ一级暗纹条件（）第22页，共45页，2023年，2月20日，星期六讨论1.若缝变窄或变宽，各级条纹向何方移动？远离中央明纹原K级条纹原K级条纹靠近中央明纹很宽所有条纹重合于中央明纹即光直线传播，不绕射。2.若缝宽不变，红光比紫光偏离远些第23页，共45页，2023年，2月20日，星期六答:D例6：在单缝夫琅和费衍射实验中,波长为的单色光垂直入射到单缝上,对应于衍射角方向上,若单缝处波阵面可划分为3个半波带,则单缝的宽度等于(2013考题）第24页，共45页，2023年，2月20日，星期六例7：在单缝夫琅和费衍射实验中,若将缝宽缩小一半,原来第三级暗纹处将是(A)第一级明纹(B)第一级暗纹(C)第二级明纹(D)第二级暗纹解:原来第三级暗纹缩小一半K=1答：Ａ第25页，共45页，2023年，2月20日，星期六

点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的影响，所成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑。s1s2φδφδD**爱里斑3.光学仪器的分辨率中央最亮的亮斑称为爱里斑。第26页，共45页，2023年，2月20日，星期六瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨。φδ恰能分辨能分辨不能分辨第27页，共45页，2023年，2月20日，星期六s1s200D**最小分辨角为：

在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，称为最小分辨角0。最小分辨角的倒数称为光学仪器的分辨率第28页，共45页，2023年，2月20日，星期六4.光栅衍射d=a+b()ab+光栅常数105106~m~~()ab+sin相邻两缝光线的光程差abxf0屏

ab+

()absin

+(a+b)sin

=k

k=0,±1,±2,···光栅公式第29页，共45页，2023年，2月20日，星期六例8.若用白光入射到衍射光栅上，则在可见光范围内，

同一级光谱中偏离中央主极大最远的是A兰光B红光C黄光D紫光

[]B5.X射线衍射-布拉格公式第30页，共45页，2023年，2月20日，星期六光栅公式可观察到的最大级次应满足由可知，例9：波长为

的单色光垂直

入射到光栅常数

的平面衍射光栅上，

可观察到的光谱线的最大级次为：A.2B.3C.4D.5最多能看到第3级条纹答:B(2013考题）第31页，共45页，2023年，2月20日，星期六三、光的偏振横波的偏振性光矢量振动面v0HE⑴线偏振光的表示法：光振动垂直板面光振动平行板面1.偏振光的表示法：第32页，共45页，2023年，2月20日，星期六⑶部分偏振光的表示法：⑵自然光的表示法：平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强第33页，共45页，2023年，2月20日，星期六2、偏振光的获得①某些物质制成的透明薄片（硫酸金鸡钠碱），只允许一个方向的光振动通过，称为偏振片。②偏振化方向：允许光振动通过的方向自然光偏振片线偏振光偏振化方向偏振片③偏振光的起偏和检偏起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。检偏：检查入射光的偏振性。第34页，共45页，2023年，2月20日，星期六起偏器自然光检偏器线偏振光I=0线偏振光I=?3.线偏振光通过偏振片后的光强—马吕斯定律第35页，共45页，2023年，2月20日，星期六---线偏振光的振动方向与检偏器的偏振化方向

之间的夹角注意:式中不是自然光的光强，而是入射到偏振片上

偏振光的光强。两偏振片的偏振化方向平行时,光

强最大;两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零;马吕斯定律自然光通过偏振片后光强减半第36页，共45页，2023年，2月20日，星期六例10：P1和P2为两个偏振化方向相互垂直的两个平行放置的偏振片，光强为I0的自然光垂直入射在第一个偏振片P1上，则透过P1和P2的光强分别为：正确答案是A。光强为I0的自然光通过第一个偏振片，变为线偏振光，而且光强线偏振光为入射光强的一半；通过第二个偏振片光强，由马吕斯定律可得A.

I0/2和0B.0和I0/2C.I0和I0D.I0/2和I0/2(2013考题）第37页，共45页，2023年，2月20日，星期六解：画示意图P1P2P3I0I1I2I3例11:三个偏振片P1，P2与P3堆叠在一起，P1与P3的偏振化方向相互垂直，P2与P1的偏振化方向间的夹角为

30°.强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依次透过偏振片P1、P2与P3，则通过三个偏振片后的光强为答:C第38页，共45页，2023年，2月20日，星期六例12:

一束光是自然光和偏振光的混合光,让它通过一偏振片,若以此入射光束为轴旋转偏振片,测得透射光强度最大值是最小值的５倍,则入射光束中自然光与偏振光的光强比值为(A)１／２(B)１／５(C)１／３(D)2

解:答:A最大透过第39页，共45页，2023年，2月20日，星期六4.反射和折射光的偏振反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化自然光部分偏振光部分偏振光第40页，共45页，2023年，2月20日，星期六起偏振角布儒斯特角

反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一

特定值时，反射光为线偏振光。此即布儒斯特定律自然光部分偏振光0i线偏振光全偏振光可以证明：第41页，共45页，2023年，2月20日，星期六例13:一束自然光从空气射向一块平板玻璃，设入射角

等于布儒斯特角，则反射光为：A.自然光B.部分偏振光C.完全偏振光D.园偏振光