清华大学-光学复习教学课件

清华大学光学复习11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。——希腊12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。——托马斯13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事情。——弗劳德14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克清华大学光学复习清华大学光学复习11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。——希腊12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。——托马斯13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事情。——弗劳德14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克1、干涉双缝，薄膜，劈尖，牛顿环第十九章光的偏振1、Malus定律第二十章光的干涉和衍射复习1.缝有介质遮挡2.光源不在中央（例题1）两主极大亮纹间有N-2条次极大亮纹(P139图20-38)a.双缝干涉两主极大亮纹间有N-1条暗纹3、康普顿散射

电子得到的能量为光子失去的能量UaoUoo存在一个“截止频率”（红限）o

（k普适常数）例题②特点（实验结论）①光子与电子作弹性碰撞动量守恒能量守恒4、玻尔氢原子理论①实验谱线②玻尔假设③理论谱线例题1、德布罗意波长2、不确定关系3、波函数几率函数归一化条件称几率密度单值，连续，有限第二十二章量子力学基础4、薛定谔方程重点：定态。一维无限深势阱5、隧道效应:粒子总能量低于势垒壁高度情况下能穿过垒壁，甚至穿过一定宽度的势垒。6、四个量子数（n,l,ml

,ms）①n主量子数（能量）②l副量子数（轨道）③ml磁量子数

（轨道平面）④ms自旋磁量子数(塞曼效应)（斯特恩--格拉赫实验）例2：一束光由自然光和线偏振光混合组成，当它通过一偏振片时，发现透射光的强度随偏振片的转动可以变化到五倍。求入射光中自然光和线偏振光的强度各占入射光强度的几分之几？解：设入射光强度：I0；自然光强度：I10；偏振光强度:I20设通过偏振片后的光强分别为：I，I1，I2代入(a)(b)(c)(d)(e)iooioiiinonnonnonnonnon选3、在图中所示的各种情况中,以自然光和偏振光入射于界面时,请问哪种情况为正确的图形。图中

i≠io和

io=arctgn又

no=1<ne12nntgib=P0d6：用薄云母片（n=1.58）覆盖在杨氏双缝的其中一条缝上，这时屏上的零级明纹移到原来的第七级明纹处。如果入射光波长为5500A，问云母片的厚度为多少？解：原七级明纹P点处插入云母后，P点为零级明纹例1扬氏双缝干涉如图。讨论下列几种情况下的干涉(a)当S不在中间，偏上h

(b)S2缝宽为S1的2倍解：(1)中央零级条纹将不在o点D(D>>d)oxpd

hl取K=0移向o点下方条纹间距保持不变例3：牛顿环干涉装置如图。已知=5461A，R2=13米第25条明纹半径r=8.696mm，求R1R2R1e1e2解：k=25l设条纹间距离为l等间距空气劈尖AB两束光线的光程差看AC含有多少个半波长的波带？ACBAC含有偶数个波带，则一一对应相消，暗纹AC含有奇数个波带，则剩一个波带不相消，亮纹saACBPPo（b）单缝衍射的波带法解：设太阳半径Rs太阳到地球的距离d金属片半径Rsdfror例（习题21-3）已知透镜D=10cm，f=50cm,聚焦在金属片上。太阳Ts=5.9×103K。求金属片温度能量守恒动量守恒x-反冲电子散射光子例1：已知=0.2A的x射线与电子碰撞，从入射方向成90o角观察散射。求（1）散射的x射线波长。（2）反冲电子的能量，动量。解：（1）散射的x射线波长（2）能量守恒电子得到的能量为光子失去的能量（3）动量守恒解：n=2,m→∞例题1：当用波长为λ的光束照射氢原子，使n=2状态下的电子刚好移离原子(电离)。求入射光波长。例题2：如用能量为12.8eV的电子轰击氢原子。问:①将产生几条谱线？②其中波长最长与最短为多少？③可见光范围内谱线为多少？解1：氢原子获得最高能量能量量子化取n=4则有：41，42，43，31，32，21共6条谱线2：波长最长为43得波长最短为413、轨道角动量量子化假设：（三）玻尔假设与氢原子理论1、稳定态假设：原子中的电子只能在一些分裂的稳定的轨道上运行，不辐射电磁波2、跃迁假设：高能态电子跃迁到低能态时发射单色光电子角动量根据牛顿力学原子系统总能量n称量子数0xU(x)=0L定态一维自由粒子薛定谔方程令代到前面

再由归一化条件求得此时解得

由边界条件得到

B=0波函数振幅方程通解（二）几个结论1.粒子的零点能n=1基态能量最小能量处于势阱中的粒子能量不可能为零量子力学中很好理解,如E=0,则P=0,得2.粒子的物质波在阱中形成驻波一维无限深势阱波函数而得n=3n=2n=1xoL3.如果势阱不是无限深，粒子的能量又低于阱壁理论证明：粒子也有到达阱外的可能Lon=1n=2n=3xn=1n=2n=3xLo∞∞∞∞UU例如电子处于3d态则l=2zoP242图22-31（b）l一般用字母表示

如s,p,d,f

分别表示l=0,1,2,31、如图所示的迈克耳逊干涉仪,s为单色点光源,波长为λ。二块平面镜M1与M2相互垂直,若l1>l2当移动M2时,观察到等倾条纹在中心处外冒10条条纹,试判断M2移动方向(左移或右移).且M2的移动距离d=。sl1l2M1M2条纹级数增多,M2左移增加膜的厚度左移例题D2、测量金属丝直径的实验装置如图。把金属丝夹在两块平板玻璃间。当用波长为λ的单色光垂直入射时，可看到干涉条纹。若金属丝受热膨胀时，条纹将如何变化？若把上面一块平板玻璃缓慢垂直提起,条纹将如何变化左移变密左移，条纹间距不变等间距同心圆环明δ=0,没有半波损失3、有一顶角很大的圆锥形平凸透镜A,折射率为n1,底面半径为R,底角为,很小,将底面置於折射率为n2的光学平板玻璃片B上。且n2>n1,如图所示。现用一波长为λ的单色平行激光沿竖直方向入射,试在右图下方画出大致的干涉图象,其主要特征为；A、B交界的边缘处条纹是明还是暗,原因；第k级明条纹半径r=e=(R-r)tg2en1=kλ2(R-r)tgn1=kλABn1n2解:设光楔的楔角为θδ=2［L-(x+l)θ+(x+l)θn］-2(L-xθ+xθn)=λsM1M2M2x4、采用光源波长为λ的迈克耳孙干涉仪,现将如图所示的干涉仪中镜面M1和M2调整到严格垂直等距,然后在干涉仪的一臂上放一折射率为n的光楔,此时观察到干涉仪视场中出现间距为l的等厚干涉条纹,试计算这光楔的楔角为多少？2l(n-1)θ=λ相邻两级条纹的光程差(中心线）L5、波长400nm到750nm的白光垂直照射到某光栅上，在离光栅0.50m处的光屏上测得第一级彩带离中央明条纹中心最近的距离为4.0cm，求：(1)第一级彩带的宽度；(2)第三级光谱中哪些波长的光与第二级光谱的光重合。o123解：(1)波长短的在里面5000750060001240004000x=7.5-4.0=3.5(cm)(2)2λ2=3λ3得第三级