大学物理波动光学小结(z)

光的干涉基本概念1、普通光源发光的特点2、相干光的条件每个分子或原子的发光具有间歇性及随机性，每次发出的波列有一定的长度，各个分子或原子的发光是各自独立的，各波列互不相干。两束光的振动频率相同振动方向相同位相相同或位相差恒定5、半波损失1）反射光2）从光疏到光密6、光的干涉3、相干光的获得分波阵面法分振幅法4、光程与光程差把由光源上同一点发出的光设法分成两部分，再叠加起来。处理光的干涉的方法1、干涉加强与减弱的条件2、杨氏双缝干涉的基本公式光程差dsindtanθ条纹宽度(条纹间距)x=D/d3、薄膜干涉的基本公式光程差(1)e不变i变-------等倾干涉等倾干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环(2)i不变e变-------等厚干涉劈尖干涉牛顿环干涉迈克耳逊干涉仪本章注意的问题1、理解相干光的条件，是哪两束光产生干涉，

正确计算两条相干光线的光程差。2、在涉及到反射光线时，必须考虑有无半波损失。3、透镜不引起附加光程差。光的衍射本章提要1、惠更斯—菲涅耳原理同一波阵面上各点发出的次波都可以认为是相干波，它们经过传播后在空间各点相遇时的叠加为各子波的相干叠加。光是衍射是同一束光中无数子波在遇到障碍物后叠加而相干的结果。2、衍射分类：菲涅耳衍射夫琅和费衍射3、单缝夫琅和费衍射(用菲涅耳半波带法处理)单色光垂直入射(1)屏幕上明暗条纹的位置由下式决定(2)屏幕上条纹间距中央明条纹的角宽度中央明条纹的线宽度相邻条纹中心间距4、单缝衍射的光强分布(矢量叠加）5、圆孔夫琅和费衍射爱里斑的半角宽度最小分辨角光学仪器分辨率判据：两个点光源A、B，若A衍射中央最亮处刚好与B衍射第一暗处重合，这两点恰能分辨。6、光栅衍射(1)光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合效应，其特点是：明纹亮而细窄，两明纹之间形成一片暗区。(2)屏幕上主极大明纹位置由光栅公式决定(a+b)sin

=kk=0,±1,±2,±3···(3)暗纹条件倾斜入射时的光栅公式(a+b)(sin

sin)=kk=0,±1,±2,±3···(4)缺级现象，当同时满足(a+b)sin

=±k明纹asin

=±k'衍射暗纹（5）光栅衍射强度公式：单缝衍射因子缝间干涉因子在同一单缝衍射因子调制下的N个缝的干涉条纹主极大极小值1m=1，2，3，...N()1N()+1N()2N()+,,,...,,21N()+2,...N-1个极小N-1个极小N

k=1一级极大N2

k=2二级极大III1245-1-2-4-5综合：如果只有衍射：如果只有干涉：干涉、衍射均有之：缺级缺级-1-212-227、X射线的衍射布喇格公式：2dsin

=k

k=1,2,3···注意问题1、区分双缝干涉与单缝衍射2、衍射效应显著的条件3、处理光栅衍射时注意有无缺级现象1、自然光获得偏振光光的偏振从普通光源中获得线偏振光的方法1.利用各向异性物质的二向色性(偏振片)物质对振动方向显现出吸收系数的不同2.利用自然光在两个各向同性介质表面的反射(布儒斯特仪)物质对振动方向显现出反射系数的不同3.利用各向异性晶体的双折射(晶体偏振器)物质对振动方向显现出传播速度的不同2、马吕斯定律3、布儒斯特定律4.光的双折射

寻常光线（o光）：恒遵守通常折射定律的光线。非常光线（e光）：不遵守通常折射定律的光线。自然光以入射到两种介质的交界面时，反射光为仅含垂直反射面振动的线偏振光，且反射线垂直折射线。I0是通过P1的线偏振光的光强。5、波晶片当光线垂直入射到光轴与表面平行的双折射晶体时，o光与e光在传播方向上不分开，但在相位上分开。若光线穿过晶体的厚度为d，则o光和e光的相位差为四分之一波片圆偏振光自然光自然光线偏振光偏振片（转动）线偏振光

I不变线偏振光I变,有消光以入射光方向为轴四分之一波片椭圆偏振光部分偏振光线偏振光偏振片（转动）线偏振光I变,有消光部分偏振光光轴平行最大光强或最小光强方向放置或光轴平行椭圆偏振光的长轴或短轴放置线偏振光I变,无消光6.偏振光的干涉d晶片C

偏振片P2偏振化方向

偏振片P1偏振化方向光轴方向单色自然光P2P1CA1AeAoA2oA2e

----相长干涉，亮----相消干涉，暗（k=1,2,3----）

若单色光入射，且d不均匀，则屏上出现等厚干涉条纹。

若白光入射，且d不均匀，

则屏上出现彩色条纹。

若白光入射，而d均匀，则屏上由于某种颜色干涉相消，另一些颜色干涉相长，而呈现它的互补色。如红色（或蓝色）相消→显绿色（或黄色），这叫（显）色偏振.1.在夫琅和费单缝衍射中，对于给定的入射光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹。(A)对应的衍射角变小；(B)对应的衍射角变大；(C)对应的衍射角也不变；(D)光强也不变。[B]2.在如图所示的单缝夫琅和费衍射实验装置中，S

为单缝，L

为透镜，C

放在L

的焦平面处的屏幕。当把单缝S垂直于透镜光轴稍微向上平移时，屏幕上的衍射图样。(A)向上平移；(B)向下平移；(C)不动；(D)条纹间距变大。[C]3.波长l=500nm的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹，今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹的暗条纹之间的距离为d=12mm，则透镜的焦距f为：(A)2m(B)1m(C)0.5m(D)0.2m(E)0.1m[B]4.某元素的特征光谱中含有波长分别为l1

=450nm和

l2

=750nm(1nm=10-9m)的光谱线，在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处的谱线的级数将是：

(A)2,3,4,5······(B)2,5,8,11······(C)2,4,6,8······(D)3,6,9,12······[D]5.一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数(a+b)为下列情况(a代表每条缝的宽度)k=3、6、9等级次的主极大均不出现？(A)a+b=2a

(B)a+b=3a

(C)a+b=4a

(D)a+b=6a[B]6.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线透过。当其中一偏振片慢慢转动180

时透射光强度发生的变化为:（A）光强单调增加；（B）光强先增加，后有减小至零；（C）光强先增加，后减小，再增加；（D）光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。[B]7.一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45

角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强为：（A）（B）（C）（D）[B]8.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面1、2的反射光（A）光强为零；（B）是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面；（C）是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。[B]9.一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它们垂直通过一偏振片，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，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为：(A)1/2;(B)1/5;(C)1/3;(D)2/3.[A]10.用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为

的单色平行光垂直入射，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分：空气劈尖工件平面玻璃（A）凸起，且高度为

/4；（B）凸起，且高度为

/2；（C）凹陷，且深度为

/2；（D）凹陷，且深度为

/4。空气劈尖工件平面玻璃[C]左侧原本厚度小，却与右侧厚度大的为同一级-凹陷空气劈尖工件平面玻璃相邻条纹厚度差11.如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上，设其平凸透镜可以在垂直的方向上移动，在透镜离开平玻璃过程中，可以观察到这些环状干涉条纹。（A）向右平移；（B）向中心收缩；（C）向外扩张；（D）静止不动；（E）向左平移。单色光空气[B]12.在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是（A）使屏靠近双缝。（B）使两缝的间距变小。（C）把两个缝的宽度稍微调窄。（D）改用波长较小的单色光源。[B]13.根据惠更斯-菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所在面积元发出的子波各自传到P点的（A）振动振幅之和；（B）光强之和；（C）振动振幅之和的平方；（D）振动的相干叠加。[D]14.在真空中波长为l的单色光,在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B,若A、B两点位相差为3

，则此路径AB的光程为(A)1.5

(B)1.5n

(C)3

(D)1.5

/n[A](A)

.(B)

/2.(C)3

/2.(D)2

.15.一束波长

为的平行单色光垂直入射到一单缝AB上，装置如图，在屏幕D上形成衍射图样，如果P是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置，则的长度为[A]16.在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1S2距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O处，现将光源S向下移动到示意图中的S

位置，则：（A）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变；（B）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大；（C）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大；（D）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变。[D]17.在双缝干涉实验中，双缝间距为2mm，双缝与屏的间距为300cm，入射光的波长为600nm，在屏上形成的干涉图样的明纹间距为(1nm=10-