大学物理--波动光学

1、.,波动光学,.,杨氏双缝干涉、薄膜干涉 夫琅和费单缝衍射、光栅衍射 偏振、旋光 半波损失、光程、自然光、偏振光,本章要点,.,11.1 光的干涉 光是一种电磁波,光矢量 用 矢量表示光矢量, 它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用 .,电磁波是横波,.,相干光,普通光源发光特点： 1、原子发光是断续的 2、振动方向不同 3、振动频率不同,普通光源的发光机制,.,杨氏双缝干涉实验,.,明暗条纹的位置,条纹位置与波长的关系：,.,条纹间距（宽度）：,单色光各级明、暗条纹宽度相同， 不同波长的光条纹宽度不同。,条纹亮度：,各级明条纹亮度相同。,.,洛埃镜实验,P,M,半波损失 ：光从光疏媒质（n较

2、小）射向光密媒质（n较大）时，反射光的相位较之入射光的相位跃变了 ，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失。折射光没有半波损失。,.,光程,同一束光在不同的介质中频率不变。,.,光程：nr 光程差：=n2r2-n1r1 本质：把光在媒质中的传播折算成在真空中的传播。 相干光产生明、暗条纹的条件：,例1：例11-1,.,薄膜干涉,当 时,.,例2：例11-2,增透膜,.,11.2 光的衍射 衍射现象： 只有当波长与障碍物的线度可比拟 时，才能观察到明显的衍射现象。 惠更斯-菲涅尔原理 子波干涉 夫琅和费单缝衍射：光源、单缝、屏幕距离无穷远 缝宽a、波长、焦距f、衍射角,.,

3、对称轴上为中央明条纹 P点的干涉结果由A、B的光程差BC=aSin决定,.,AB分割为两个半波带：,半波带法,半波带： BC上半个波长 在AB上对应的部分。,AB分割为三个半波带：,剩下一个半波带无法抵消，所以P点为明条纹。,对应点的光程差为/2，所以互相抵消，P点为暗条纹。,.,单缝衍射明、暗条纹的条件：,各级明条纹亮度,.,光栅衍射,由许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件.,.,狭缝宽度：a 刻痕宽度：b 光栅常数：d=a+b 光栅衍射=单缝衍涉+多缝干涉 光栅公式（明条纹） （a+b）Sin=k (k=0，1，2，3) 缺级现象 单缝衍射为暗条纹时，即aSin=k时，干涉出现缺

4、级。 即（a+b）/a为整数时，发生缺级。 光栅衍射光谱 例3：例11-4,.,机械横波与纵波的区别,机械波穿过狭缝,11.3 光的偏振,.,自然光 偏振光,自然光 ：一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫自然光。,自然光以两互相垂直的、互为独立的、振幅相等的光振动表示 , 并各具有一半的振动能量。,各光矢量间无固定的相位关系。,二互相垂直方向是任选的。,.,完全偏振光（线偏振光）：,部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方向上的 光振动占优势的光为部分偏振光。,光振动只沿某一固定方向的光。,.,偏振片 起偏与检偏,二向色性 :某些物质能

5、吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过。,偏振片 ：涂有二向色性材料的透明薄片。,偏振化方向 ：偏振片中能让光振动通过的某一 特定方向。,.,检 偏,.,马吕斯定律,.,例4 有两个偏振片,一个用作起偏器, 一个用作检偏器. 当它们偏振化方向间的夹角为 时 , 一束单色自然光穿过它们, 出射光强为 ; 当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过它们 , 出射光强为 , 且 . 求两束单色自然光的强度之比 .,解： 设两束单色自然光的强度分别为 和 .,经过起偏器后光强分别为 和 .,经过检偏器后,.,立体电影原理,.,.,.,旋光现象 振动面发生旋转 迎着出射光

6、观察： 右旋：顺时针 左旋：逆时针 对旋光物质：=d d：单位为分米 ：旋光率 对旋光溶液： = cd c:浓度 单位为克/厘米3 ：比旋率（度） 与物质性质、光波波长及溶液温度有关 旋光计,.,11.4 光的吸收 朗伯定律 ：吸收系数 朗伯-比尔定律 对溶液：,.,令透射比 吸收度 消光系数 比色计 分光光度计 光谱分析,.,干涉：杨氏双缝干涉 薄膜干涉、半波损失、光程 衍射：夫琅和费单缝衍射 光栅公式、半波带、缺级、色散 偏振：马吕斯定律、自然光、偏振光 旋光：左旋、右旋、比旋率 吸收：朗伯-比尔定律、吸收度,本章小结,.,11-2、11-11,.,电 磁 波,.,400450500550600650760nm 紫 蓝 绿 黄 橙 红,可 见 光 谱,.,条纹位置与波长的关系：,.,.,光的衍射现象,.,菲涅尔衍射和夫琅和费衍射,.,单缝衍射各级条纹亮度,.,入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成彩色光谱.,白光的衍射光谱,称为色