注册工程师物理3

1、1,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级,1,-考前辅导,注册工程师执业资格考试,普通物理,第三部分 波动光学,2,第一部分-光的干涉,预备知识,A相干波：两列波频率相同 振动方向平行相位差固定。,B.干涉极大极小位置所满足的条件：,有,基本理论: (光程 光程差 半波损失),实例,C.波的强度,3,（1） 光是原子內部发出的电磁波,一. 基本理论,1、光的波动理论,矢量的振动称为光振动。,4,（3）原子发光的特点：,间歇性,随机性,每一原子发光是间歇的，每次持续,每一原子每一次发出的波列是单色的。（有固定的频率振动方向和初相。）,每一原子先后发出

2、的波列，其频率振动方向和初相都是随机的。（可以取任何值）,两束光 不相干！,5,波动所到达的媒质中各点，都可以看作为发射子波的波源，而后一时刻这些子波波阵面的包迹便是新的波阵面。,惠更斯原理,t,6,2.获得相干光的途径（方法）,干涉,干涉,干涉,7,有,故上式改写为：,(k=1,2, ),波程差,明暗位置所满足的条件,根据波动理论：,干涉,8,3. 光程与光程差,问题,现为,原式,故,即,折射率,9,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,上式也可写成：,此即:光在不同媒质中传播的路程都折算为光在真空中传播的路程,10,11,光程差,两同相的相干光源发出的两相

3、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,例：光从A射到B，求光程,光程=,光程,光程差在不同问题中要具体计算 !,12,K=2,K=2,中垂面,二.实例,1.双缝,13,入射光为白光,讨论,中央处,红光,紫光,白光,红光,紫光,远离中央,靠近中央,14,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,15,未遮盖前,明纹,遮盖后,答:B,16,垂直入射,2.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,17,关于半波损失,光入射到光疏媒质、光疏媒质界面时,反射光(在光疏媒质中)将多走半个波长的路程,

4、此称半波损失,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,18,例 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,K=?,K=1,答: B,19,例,波长为 的单色平行光垂直入射到薄膜上,已知折射率.则从薄膜上、下表面反射的光束与的光程差 等于,答: A,20,干涉条件,不取0,干涉条件,半波损失,21,4. 劈尖干涉（劈形膜）,夹角很小的两个平面所构成的薄膜,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,22,1.干涉条件,说明,1.用 e 指示条纹位置,

5、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,不取0,23,2.空气劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：,3.任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离 l,例1 测直径,已知,24,提示：,同一级干涉条纹，具有相同的介质厚度。,间距,答（A）,25,同一级干涉条纹，具有相同的介质厚度。,间距,答: C,26,第二部分- 光的衍射,一. 光的衍射现象,缝很小时，衍射现象明显,定性解释：,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。,27,二. 单缝夫

6、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。,干涉中不一定有衍射，衍射中必有干涉。,1.单缝衍射实验装置,28,菲 涅 耳 半 波 带,29,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,30,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,31,答: D,32,解:,原来第三级暗纹,缩小一半,答：,33,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。

7、,光学仪器的分辨率,中央最亮的亮斑称为爱里斑。,34,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。,35,最小分辨角为：,最小分辨角的倒数 称为光学仪器的分辨率,36,光栅衍射,d=a+b,(a+b)sin =k,k=0,1, 2, ,光栅公式,37,例1.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 ,B,X射线衍射-布拉格公式,38,解：光栅常数,可观察到的最大级次应满足,由 可知，,例2 用每厘米有5000条刻痕的透射

8、光栅，观察钠光谱线（5900 )，当光线垂直入射时，最多能看到第几级条纹？,最多能看到第3级条纹,39,第三部分 光的偏振,横波的偏振性,一.基本概念,只沿一固定方向振动，称为偏振光。原子每一次所发出波列是偏振光。,重点:马吕斯定律 布儒斯特定律,40,3.自然光：普通光源内有大量原子，在一段时间内所发光波的振动方向可以取所有可能取的方向，没有哪一方向的光振动占优势。此称自然光或非偏振光。,4.自然光等效于两个独立的相互垂直的偏振光：,每一矢量沿X,Y方向分解,面对光的传播方向看,41,部分偏振光的表示法：,自然光的表示法：,线偏振光的表示法：,光振动垂直板面,光振动平行板面,4.符号表示,平

9、面偏振光，全偏振光,42,二、透过偏振片的偏振现象,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,线偏振光,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。,43,I=0,I=?,4.线偏振光通过偏振片后的光强马吕斯定律,44,马吕斯定律,-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,马吕斯定律,45,3.自然光通过偏振片后光强减半,2.两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,即,即,偏振片,46,解：画示意

10、图,例1 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,47,解:,答: A,最大透过,48,三.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,49,反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角,这时反射光成为线偏振光。,等于某一特定值 时，,此即布儒斯特定律,自然光,部分偏振光,线偏振光全偏振光,可以证明：,50,答: C,51,例 自然光以60的入射角照射到某两介质 交界面时，反射光为线偏振光，则知 （A）折射光为线偏振光，且折射角是30. （B）折射光为部分偏振光，折射角是30. （C）折射光为线偏振光，折射角不能确定. （D）折射光为部分偏振光，折射角不能确定.,答：B,反射光为线偏振光,60为起偏角,52,四 .双折射,1. 双折射现象,寻常光线(o光) -遵守折射定律,非常光线(e光) -不遵守折射定律,o光和e光都是线偏振光。,光沿晶体传