光學學習資料-optics-秦季茜

1、 目錄CONTENTS 章節(jié)梳理 典型例題 學習建議 2 5/5/2021 章節(jié)梳理 光的干涉 光的衍射 幾何光學 分波面干涉 分振幅干涉 近場衍射 遠場衍射 反射成像 折射成像 應用：邁克爾孫干涉儀 牛頓環(huán) 平面衍射光柵 薄透鏡成像 5/5/2021 光的干涉 1221 2 2 2 1 cos2AAAAI 1212 22 rrkrr 2 )2( 12 jrr 2 )12( 12 jrr 強度最大 強度最小 觀察屏上的光強分布 I L S1 S2 d Y 觀察屏上的 光強分布 觀察屏 S 單縫或孔 雙縫或雙孔 Y X 楊氏實驗楊氏實驗 2 sindr 于是：在楊氏雙縫實驗中的縫間距為: 雙縫到

2、觀察屏之間的距離為： 0 rrl S 菲涅耳雙面鏡 * . 虛光源虛光源 點光源點光源 反射鏡反射鏡 當屏移到當屏移到 AB位置時，在屏上的位置時，在屏上的P點應該出現(xiàn)點應該出現(xiàn) 亮條紋，光在鏡子表面反射時有亮條紋，光在鏡子表面反射時有相位突變相位突變。 勞埃德鏡 Billet 對剖透鏡：對剖透鏡： 對剖透鏡 等傾干涉 由單色點光源引起的干涉現(xiàn)象：參考圖1 19。 光程差表示為： 2)()( 12 CAnBCABn 2cos2 22 idn n1 n1 n2 A B C C d 等厚干涉 n1 n1 n2 A B C D 2 cos2 2 )()( 2 2 12 i hn CDnBCABn 1

3、 22 1 2 2 sin2 2 1 inn jh 1 22 1 2 2 sin2inn jh 相消干涉相消干涉 212 ()()2LLLLnl 2 2Lnl /2lN M2 M1 M2 BC l d0 邁克爾耳遜干涉儀中有 一動臂，它可以由絲杠 操縱而作長程平移這特 別適用于對長度作精密測量 設動鏡M2 平移由C -B,空間長度為l, 于是，動臂光程改變量為 干涉場中固定點的光程改變量為: 這導致該處干涉強度變化了N次， 即 求得待測長度 ()LN 邁克耳遜干涉儀 牛頓環(huán)牛頓環(huán) R r hRrh 2 2 2 2 22 2 2 R r h 暗暗 亮亮 2 ) 12(2 2 j j R r 菲涅

4、耳半波帶 菲涅耳衍射 半波帶的概念。如圖2-3所示，將波面分為許 多環(huán)形帶，使得每兩個相鄰帶的邊緣到觀察 點的距離相差半個波長，相位差為，這樣 分成的環(huán)形帶稱為菲涅耳半波帶（簡稱半波 帶）。 r r0 0 r r1 1=r=r0 0+/2+/2 r r2 2=r=r0 0+2(/2)+2(/2) r r3 3=r=r0 0+3(/2)+3(/2) P P S S O O k k k aaaaaA 1 4321 1 夫瑯禾費單縫衍射 夫瑯和費單縫衍射光路圖夫瑯和費單縫衍射光路圖 dyy y 2 2 0 sin u u II p 縫數(shù)縫數(shù) N = 5 時光柵衍射的光強分布圖時光柵衍射的光強分布圖

5、k=1 k=2k=0k=4 k=5 k=-1 k=-2k=-4 k=-5k=3 k=-3 k=6 k=-6 中中 央央 亮亮 紋紋 （亮紋）（亮紋） 平面衍射光柵平面衍射光柵 v Nv u u IIp 2 2 2 2 0 sin sinsin 光在球面上的反射和折射 nn M O -s s r QC h -i -u u -i PP 圖示：單個折射面成像系統(tǒng)的笛卡爾符號規(guī)則 rss 211 r nn s n s n 牛頓公式高斯公式 高斯公式： 牛頓公式：物點在物方焦點左側，物距為 負；像點在像方焦點右側，像距為正。 nn O F -f f FPP -ss -x x f fxx 1 s f s

6、f 薄透鏡 1 s f s f P F F -x -f x f n1n2 P -s-s f fxx牛頓公式牛頓公式 薄透鏡橫向放大倍率 推導橫向放大倍率。定義為像高與物高之 比 P F F M -x -f x f y -y P1 N nn P O P1 s s y y f x x f 近軸物近軸光線成像條件 球面反射 rss 211 s s y y s y i tan s y i )tan( s y s y A P h -x O y Q P -y Q A i 近軸物近軸光線成像條件 球面折射 -y P P -S +x Q -u O h n n y i +S i +u A Q C r nn s n s n isy isy inin s s n n y y 例1 5/5/2021 考察點：干涉考察點：干涉 牛頓環(huán)牛頓環(huán) 例2 5/5/2021 考察點：衍射考察點：衍射 夫瑯禾費衍射夫瑯禾費衍射