大學(xué)物理-波動(dòng)光學(xué)-波動(dòng)光學(xué)(模板)復(fù)習(xí)課程

波動(dòng)(bōdòng)方程第一頁，共109頁。兩列頻率相同，振動(dòng)方向平行，相位相同或相位差恒定的波（相干波）相遇時(shí)，使某些區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng)，而另一些區(qū)域振動(dòng)始終減弱(jiǎnruò)的現(xiàn)象3、干涉(gānshè)的討論設(shè)兩列相干波的波源和其振動(dòng)方程第二頁，共109頁。其形成的兩列波在空間(kōngjiān)ｐ點(diǎn)相遇，則它們?cè)冢瘘c(diǎn)的振動(dòng)方程所以ｐ點(diǎn)處的合振動(dòng)(zhèndòng)為（簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)）第三頁，共109頁。合振幅(zhènfú)最大合振幅(zhènfú)最小當(dāng)當(dāng)可計(jì)算得和，其中合振動(dòng)振幅第四頁，共109頁。如果（常見）（1）不是上述值時(shí)，需計(jì)算求出合振動(dòng)振幅Ａ當(dāng)當(dāng)討論(tǎolùn)：第五頁，共109頁。（2）干涉現(xiàn)象是波動(dòng)(bōdòng)所獨(dú)有的現(xiàn)象（3）非相干波相遇，不發(fā)生(fāshēng)干涉現(xiàn)象第六頁，共109頁。第九章波動(dòng)光學(xué)第七頁，共109頁。光是一種電磁波（變化電磁場(chǎng)在空間的傳播）光振動(dòng)—電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間周期性變化（光矢量）波動(dòng)光學(xué)的基本內(nèi)容：光的干涉(gānshè)、光的衍射、光的偏振x0HE第八頁，共109頁。第一(dìyī)部分光的干涉一、相干光的獲得(huòdé)相干光（波）：振動(dòng)方向相同(xiānɡtónɡ)、頻率相同(xiānɡtónɡ)、相位相同(xiānɡtónɡ)或相位差恒定。1．一般光源發(fā)光本質(zhì)的復(fù)雜性(1)發(fā)光是大量原子、分子的狀態(tài)變化(2)發(fā)光是間歇的，持續(xù)時(shí)間10-8～10-10s能級(jí)躍遷波列長(zhǎng)

L=c自發(fā)輻射E2E1波列第九頁，共109頁。因此(yīncǐ)：（1）光是一個(gè)(yīɡè)有限長(zhǎng)的光波列（2）原子、分子發(fā)光彼此獨(dú)立(dúlì)（振動(dòng)方向、頻率、相位）（3）同一原子、分子不同時(shí)刻的兩列波也無相干性非相干(不同原子發(fā)的光)非相干(同一原子先后發(fā)的光)..第十頁，共109頁。所以：（除激光外）兩個(gè)獨(dú)立光源或一個(gè)光源上兩個(gè)不同部分(bùfen)所發(fā)出的光不相干。2．獲得(huòdé)相干光的方法原理：同一光源的一束光分割為兩束或多束光，使之經(jīng)過不同路徑后相遇而產(chǎn)生干涉。兩個(gè)獨(dú)立的光源不可能成為一對(duì)(yīduì)相干光源鈉光燈A鈉光燈B兩束光不相干！第十一頁，共109頁。分波陣面法分振幅(zhènfú)法獲得(huòdé)相干光的途徑（方法）PS

*分波陣面法分振幅(zhènfú)法·P薄膜S*從同一波陣面上的不同部分產(chǎn)生的次級(jí)波滿足相干條件。

利用光的反射和折射將同一光束分割成振幅(能量)較小的兩束相干光。第十二頁，共109頁。3、光程(ɡuānɡchénɡ)與光程(ɡuānɡchénɡ)差(1).光在折射率為n的介質(zhì)(jièzhì)中的傳播速度：(2).光在折射率為n的介質(zhì)(jièzhì)中的波長(zhǎng)：干涉現(xiàn)象的條紋分布決定于兩束相干光的位相差。第十三頁，共109頁。同一(tóngyī)介質(zhì)兩光之間的幾何路程差。不同(bùtónɡ)介質(zhì)?第十四頁，共109頁。光在介質(zhì)n中傳播(chuánbō)幾何路程x相位改變光在某一介質(zhì)中所經(jīng)歷的幾何路程x和該介質(zhì)的折射率n的乘積(chéngjī)nx定義為光程。(3)光程(ɡuānɡchénɡ)第十五頁，共109頁。兩束相干光相遇發(fā)生干涉(gānshè)，干涉(gānshè)條紋的明暗條件由光程差確定。(4).光程(ɡuānɡchénɡ)差：第十六頁，共109頁。(5).半波損失：光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，在界面(jièmiàn)上的反射光的相位突變?chǔ)?，即反射光的光程突變（增加）?2。(6).透鏡不產(chǎn)生附加(fùjiā)光程差。A、B、C的位相相同(xiānɡtónɡ)，在F點(diǎn)會(huì)聚，互相加強(qiáng)，即A、B、C各點(diǎn)到F點(diǎn)的光程都相等。AaF比BbF經(jīng)過的幾何路程長(zhǎng)，但BbF在透鏡中經(jīng)過的路程比AaF長(zhǎng)，透鏡折射率大于1，折算成光程，AaF的光程與BbF的光程相等，所以透鏡不產(chǎn)生附加光程差。第十七頁，共109頁。p實(shí)驗(yàn)裝置光程差二.楊氏雙縫干涉(gānshè)第十八頁，共109頁。p相長(zhǎng)(xiānɡchánɡ)干涉(1)明紋中央(zhōngyāng)明紋暗紋(2)相消干涉第十九頁，共109頁。(3)波程差為其他(qítā)值，光強(qiáng)介于最明與最暗之間?，F(xiàn)象：在接收屏上，中央(zhōngyāng)為零級(jí)明紋，兩側(cè)對(duì)稱的分布著較高級(jí)次的明暗相間的條紋。p中央(zhōngyāng)明紋暗紋明紋第二十頁，共109頁。（1）條紋分布：中央明條紋（Δr=0）兩側(cè)(liǎnɡcè)對(duì)稱分布明暗相隔的第一級(jí)、第二級(jí)……條紋。（2）相鄰明（暗）條紋中心間距(jiānjù)相等。討論（3）.整個(gè)裝置(zhuāngzhì)放入水中，條紋如何變化？第二十一頁，共109頁。一定時(shí)，若變化，則將怎樣變化？(4)D第二十二頁，共109頁。(5)

條紋間距與d的關(guān)系如何？一定時(shí)，D第二十三頁，共109頁。干涉項(xiàng)（6）.雙縫干涉(gānshè)光強(qiáng)分布合光強(qiáng)：其中：若合振幅：第二十四頁，共109頁。光強(qiáng)分布圖ImaxImin第二十五頁，共109頁。例題1楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)d=0.2mm，屏到雙縫距離D=2.0m，若測(cè)得干涉條紋中第三級(jí)明條紋到屏中心的距離為18.9mm，求：（1）此單色光的波長(zhǎng)(bōcháng)；（2）相鄰明條紋的間距。解（1）由明紋公式知n=1，k=3，x=18.9mm，則（2）兩相鄰明條間距第二十六頁，共109頁。例題2楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果將一薄云母片（n=1.58）覆蓋在狹縫S1上，發(fā)現(xiàn)原屏幕(píngmù)上中心明條移到第五級(jí)明條中心位置處，若已知入射光波長(zhǎng)為600nm，求云母片厚度。解：分析(fēnxī)討論條紋為什么會(huì)移動(dòng)原中心點(diǎn)o對(duì)應(yīng)光程差為零,現(xiàn)中心點(diǎn)光程差不為零，故中心明條移動(dòng)（向什么(shénme)方向移動(dòng)？）S1S20r1r2B第二十七頁，共109頁。此時(shí)(cǐshí)對(duì)應(yīng)光程差為零的位置將在屏幕上方。所以現(xiàn)在中心點(diǎn)o處的光程差為且∴得S1S20r1r2B第二十八頁，共109頁。二.洛埃鏡（洛埃鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果與楊氏雙縫干涉(gānshè)相似）接觸處,屏上O點(diǎn)出現(xiàn)(chūxiàn)暗條紋半波(bànbō)損失有半波損失相當(dāng)于入射波與反射波之間附加了一個(gè)半波長(zhǎng)的波程差無半波損失入射波反射波透射波透射波沒有半波損失??第二十九頁，共109頁。1．薄膜干涉(gānshè)光線(2)、(3)的光程差A(yù)BECD(1)(2)(3)(4)(5)P（光在介質(zhì)(jièzhì)界面反射時(shí)相位突變引起）光線(2)(3)的附加光程差三、振幅分割法—薄膜干涉(gānshè)圖示折射率為的薄膜置于介質(zhì)()中且>，單色光源S入射薄膜，討論光線(2)(3)的干涉(反射光干涉)。第三十頁，共109頁。所以(suǒyǐ)(2)、(3)光線的光程差為由折射定律和幾何關(guān)系得所以由干涉條件得ABECD(1)(2)(3)(4)(5)P第三十一頁，共109頁。ABECD(1)(2)(3)(4)(5)P由折射定律和幾何關(guān)系得第三十二頁，共109頁。如果研究透射光(4)、(5)的干涉從圖可知其光程差附加(fùjiā)光程差為零！ABECD(1)(2)(3)(4)(5)P對(duì)比(duìbǐ)反射光光程差第三十三頁，共109頁。若λ、d一定(yīdìng)：i→對(duì)應(yīng)→δ（等傾干涉）若λ、i一定(yīdìng)：d→對(duì)應(yīng)→δ（等厚干涉）討論(tǎolùn)：（1）是否有附加光程差（2）薄膜干涉條紋分類如：反射光是否有相位突變？（視、、）附加光程差為多少？第三十四頁，共109頁。(3)一種常見(chánɡjiàn)的特例：i=0第三十五頁，共109頁。(4)．增透膜與增反膜解：討論反射光(2)(3)的干涉，其光程差為（為什么）欲使透射最大，則反射光干涉相消無反射光，有（增透）(2)(3)n2=1.38n3=1.50在光學(xué)器件（透鏡等）鍍以一層薄膜以提高或降低透射率，例圖示玻璃透鏡（）上，鍍一層厚度為d氟化鎂（），問d至少應(yīng)多厚使550nm光透射最大。第三十六頁，共109頁。取，λ=550mm，k=0則討論(tǎolùn)：（1）增反膜，則由計(jì)算（2）當(dāng)白光照射到上述透鏡時(shí)，在紫色光附近的光滿足反射光加強(qiáng)的條件，因此透鏡呈紫色。第三十七頁，共109頁。例2空氣中有一水平肥皂膜，設(shè)折射率為n=1.33，厚度為e=3.20×10-7m，如果用白光垂直(chuízhí)照射，該膜的正面呈什么顏色，在背面呈什么顏色？解：光在肥皂(féizào)膜上表面反射時(shí)有半波損失，由反射光加強(qiáng)的條件得:綠色(lǜsè)32空氣空氣肥皂膜n1=1en=1.33145n1=1紅橙黃綠青藍(lán)紫第三十八頁，共109頁。由反射光減弱(jiǎnruò)的條件得:紫色32空氣空氣肥皂膜n1=1en=1.33145n1=1第三十九頁，共109頁。四、常見(chánɡjiàn)的兩種等厚薄膜干涉1．劈尖干涉(gānshè)（1）裝置：圖示G1下表面和G2上表面形成劈尖中間(zhōngjiān)為空氣（n=1）—空氣劈尖（2）干涉條紋光線垂直入射，反射光(1)(2)的干涉，光程差（為什么）（明）（暗）（1）（2）第四十頁，共109頁。討論(tǎolùn)：（1）等厚干涉條紋：平行(píngxíng)棱邊的明暗直條紋；（2）棱邊(lénɡbiān)處d=0，即為暗條紋（為什么?）（3）條紋間距（圖示）（4）條紋變化：厚度差：↑條紋變密↑條紋變密當(dāng)G2向上(或向下)移動(dòng)，條紋移動(dòng)一條間距：第四十一頁，共109頁。2．牛頓(niúdùn)環(huán)（1）裝置：曲率半徑很大的平凸透鏡與平玻璃相接觸(jiēchù)形成的空氣劈尖（2）干涉(gānshè)條紋(反射光干涉(gānshè))(為什么？)討論：（明）（暗）（1）（2）第四十二頁，共109頁。暗環(huán)半徑：（k=0,1,2…）（1）等厚干涉(gānshè)條紋：明暗相間且間距不等的同心圓環(huán)（中間為一暗斑點(diǎn)）；（2）明暗圓環(huán)半徑,由圖得∴明環(huán)半徑：（k=1,2,3…)第四十三頁，共109頁。1）從反射光中觀測(cè)(guāncè)，中心點(diǎn)是暗點(diǎn)還是亮點(diǎn)？從透射光中觀測(cè)(guāncè)，中心點(diǎn)是暗點(diǎn)還是亮點(diǎn)？討論注意(zhùyì)：透射光不產(chǎn)生半波損失。反射光干涉：透射光干涉：暗點(diǎn)亮點(diǎn)(liànɡdiǎn)反射場(chǎng)透射場(chǎng)第四十四頁，共109頁。3）將裝置置于的液體中，條紋如何變？2）屬于等厚干涉(gānshè)，條紋間距不等，為什么？結(jié)論：相鄰(xiānɡlín)環(huán)矩變得越來越小，即條紋變得越來越密結(jié)論：同級(jí)條紋半徑變小(biànxiǎo)，故在相同的視場(chǎng)中能夠觀察到的條紋數(shù)增加。半徑由里向外依次為第四十五頁，共109頁。2)測(cè)量(cèliáng)透鏡的曲率半徑第四十六頁，共109頁。邁克耳孫干涉儀的照片(zhàopiàn)第四十七頁，共109頁。單色光源反射鏡反射鏡與成角補(bǔ)償板分光板移動(dòng)導(dǎo)軌五、邁克耳孫干涉儀1．儀器(yíqì)裝置：第四十八頁，共109頁。反射鏡反射鏡單色光源光程差的像與垂直（//）：等傾干涉（明暗圓環(huán)）2．工作(gōngzuò)原理：第四十九頁，共109頁。當(dāng)不垂直于時(shí)，可形成劈尖型等厚干涉條紋.反射鏡反射鏡單色光源和不平行：等厚干涉條紋（明暗平行直條紋）。第五十頁，共109頁。3．時(shí)間(shíjiān)相干性4．測(cè)量(cèliáng)（1）當(dāng)向前(后)移動(dòng)時(shí)(光程改變)，干涉條紋移動(dòng)一條，若測(cè)得移動(dòng)條，則移動(dòng)距離（2）測(cè)量(cèliáng)波長(zhǎng)第五十一頁，共109頁。解：前后兩次(1)(2)光線的光程(ɡuānɡchénɡ)差(光程(ɡuānɡchénɡ)改變)多少原來(1)(2)光線(guāngxiàn)光程差設(shè)為δ=kλ兩邊(liǎngbiān)微分例:圖示干涉儀中分別插入玻璃管，其中一個(gè)抽成真空，另一為有一定壓強(qiáng)的空氣。用光做實(shí)驗(yàn)，將真空管中逐漸充入空氣直至與另一管相同壓強(qiáng)，觀察到有107.2條干涉條紋移動(dòng)，求空氣的。(1)(2)第五十二頁，共109頁。每光程變化一個(gè)波長(zhǎng)就移動(dòng)一個(gè)條紋，則有充入空氣后(1)(2)光線的光程差改變?yōu)榈谖迨?，?09頁。六、光干涉(gānshè)的應(yīng)用1．測(cè)量微小量或微小量的變化例測(cè)量厚度（直徑）D若測(cè)得兩相鄰明(或暗)條距離則所以或者：測(cè)得干涉條紋數(shù)：暗條N則（注意：非整數(shù)(zhěngshù)情況的估計(jì)）第五十四頁，共109頁?！纠}14-3】為了測(cè)量一根細(xì)的金屬絲直徑D，按圖14-17的辦法形成空氣劈尖，用單色光照射形成等厚干涉條紋。用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出干涉明條紋的間距，就可以算出D。實(shí)驗(yàn)所用(suǒyònɡ)光源為鈉光燈，波長(zhǎng)為λ=589.3nm，測(cè)量結(jié)果是：金屬絲與劈尖頂點(diǎn)距離L=28.880mm，第1條明條紋到第31條明條紋的距離為4.295mm。求金屬絲的直徑D。解：因角度(jiǎodù)θ很小，故可取由題設(shè)條件可知(kězhī)，a=4.295/30=0.14317mm。故金屬絲直徑為圖14-17空氣劈尖，n=1，于是由式可得相鄰明條紋的間距為第五十五頁，共109頁。討論．單色光λ垂直(chuízhí)入射劈尖，討論A、B處的情況A處條紋明暗B處光程差明B處光程差A(yù)處條紋明暗暗B處光程差A(yù)處條紋明暗明第五十六頁，共109頁。一、光的衍射現(xiàn)象(xiànxiàng)及其分類光的衍射(yǎnshè)縫較大(jiàodà)時(shí)，光是直線傳播的縫很小時(shí)，衍射現(xiàn)象明顯陰影屏幕屏幕

光在傳播過程中遇到障礙物，能夠繞過障礙物的邊緣前進(jìn)，這種偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為光的衍射現(xiàn)象。1.光的衍射現(xiàn)象第五十七頁，共109頁。衍射(yǎnshè)現(xiàn)象衍射(yǎnshè)現(xiàn)象針尖狹縫圓孔圓屏衍射屏(障礙物)入射光波衍射圖樣觀察屏第五十八頁，共109頁。2.衍射(yǎnshè)的分類①菲涅耳衍射(yǎnshè)②夫瑯和費(fèi)衍射(yǎnshè)

光源和顯示屏離障礙物的距離為有限遠(yuǎn)。

光源和顯示屏離障礙物的距離為無限遠(yuǎn)。光源障礙物接收屏光源障礙物接收屏第五十九頁，共109頁。二惠更斯—菲涅爾原理(yuánlǐ)：波陣面上面元(子波波源)惠更斯—菲涅爾指出自點(diǎn)光源發(fā)出的波陣面S上每一面元都可視為一新(yīxīn)的點(diǎn)光源，由它發(fā)出次級(jí)波（又稱子波）。從同一波陣面上各點(diǎn)(面元）所發(fā)出的子波，經(jīng)傳播而在空間某點(diǎn)相遇時(shí)，相互疊加，發(fā)生干涉。：時(shí)刻波陣面*o第六十頁，共109頁。P點(diǎn)處的光矢量大小取決于波陣面S上所有面元發(fā)出(fāchū)的子波在該點(diǎn)的相干疊加，其表達(dá)式為為應(yīng)用惠更斯-菲涅爾原理理論上可以計(jì)算各個(gè)點(diǎn)處的衍射(yǎnshè)強(qiáng)度，一般情況下使用上式積分計(jì)算極其復(fù)雜。處理實(shí)際問題時(shí)，通常使用菲涅爾半波帶法。：波陣面上面元(子波波源)：時(shí)刻波陣面*o第六十一頁，共109頁。單縫衍射實(shí)驗(yàn)(shíyàn)裝置三、夫瑯和費(fèi)單縫衍射第六十二頁，共109頁。2λλ2λ22λasin菲涅耳半波帶法：作若干垂直于束光、間距為入射光波長(zhǎng)一半的平行平面，如圖所示，這些平行平面把縫處的波陣面AB分成(fēnchénɡ)面積相等的若干個(gè)帶，稱為菲涅耳半波帶。衍射角：由于衍射光的方向各異，設(shè)某衍射光與透鏡(tòujìng)的主光軸的夾角為，稱該衍射光的衍射角。將衍射(yǎnshè)光按分組研究：a第六十三頁，共109頁。若AB可分成奇數(shù)(jīshù)個(gè)半波帶,如三個(gè)半波帶：亮紋兩相鄰波帶上任何兩個(gè)(liǎnɡɡè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)發(fā)出的光在P點(diǎn)的光程差總是/2，相位差總是，它們相互干涉抵消。Bλ2ACaxfP第六十四頁，共109頁。暗紋...C.ABaxfλ2....P.若AB可分成(fēnchénɡ)偶數(shù)個(gè)半波帶,如四個(gè)半波帶：第六十五頁，共109頁。結(jié)論：分成偶數(shù)個(gè)半波(bànbō)帶時(shí)為暗紋。分成奇數(shù)個(gè)半波(bànbō)帶時(shí)為明紋。Bλ2ACaxfP第六十六頁，共109頁。條紋(tiáowén)特點(diǎn)：(1)以中央明紋為中心，對(duì)稱分布的明暗相間的平行(píngxíng)直條紋，中央明紋寬度為其它明紋寬度的兩倍。(2)中央明紋集中了透過狹縫的絕大部分能量，各級(jí)明紋亮度隨級(jí)數(shù)(jíshù)增大而減小。中央明紋第六十七頁，共109頁。討論(tǎolùn)：(1)光強(qiáng)分布(fēnbù)當(dāng)角增加時(shí)，半波(bànbō)帶數(shù)目增加，每個(gè)半波(bànbō)帶的面積減小，所占的能量減少，即光強(qiáng)變小。問題：當(dāng)角增加時(shí)光強(qiáng)的極大值為什么迅速衰減？I第六十八頁，共109頁。中央(zhōngyāng)明紋兩側(cè)第一級(jí)暗紋之間的區(qū)域，稱做零級(jí)（或中央(zhōngyāng)）明條紋寬度(2)中央(zhōngyāng)明紋寬度I條紋寬度：所測(cè)條紋的相鄰兩條紋位置中心(zhōngxīn)間的距離，定義為該條紋的線寬度；這兩條相鄰條紋衍射角的差，定義為該條紋的角寬度(張角)。第六十九頁，共109頁。ax1fx第七十頁，共109頁。(3)其它衍射條紋(tiáowén)的線寬度條紋(tiáowén)在屏上的位置:暗紋中心(zhōngxīn)明紋中心即其它各級(jí)明紋的寬度為中央明紋寬度的一半；各級(jí)暗紋也如此；角寬度也有此規(guī)律。求k級(jí)明紋寬度:第七十一頁，共109頁。條紋在屏幕上的位置(wèizhi)與波長(zhǎng)成正比，如果用白光做光源，中央為白色明紋，其兩側(cè)各級(jí)都為彩色明紋。該衍射圖樣稱為衍射光譜。明紋中心(zhōngxīn)第七十二頁，共109頁。例題(lìtí)2sinsin433650(nm)光的第一級(jí)明紋=650nm光的第一級(jí)暗紋相互重合單縫白光單縫衍射sin暗紋明紋sin解法提要第七十三頁，共109頁。每條單縫都產(chǎn)生同樣的單縫衍射圖樣縫與縫之間的子波干涉產(chǎn)生干涉條紋,各條紋的強(qiáng)度受單縫衍射條紋強(qiáng)度調(diào)制縫數(shù)增多,縫間干涉明紋變細(xì).縫數(shù)很多,縫間干涉形成一系列很細(xì)的干涉明紋,各明紋的極值受單縫衍射因素的調(diào)制.四光柵(guāngshān)衍射第七十四頁，共109頁。2.光柵(guāngshān)分兩類：用于透射光衍射的透射光柵(guāngshān);用于反射光衍射的反射光柵(guāngshān)。在一平面玻璃上等間距刻上等寬的刻痕,制成的光柵(guāngshān)叫平面光柵(guāngshān)。（一）光柵(guāngshān)光柵(guāngshān)常數(shù)1.定義：平行排列在一起(yīqǐ)的許多等間距、等寬度的狹縫組成的光學(xué)元件叫光柵。光柵透明不透明通常為數(shù)量級(jí)光柵常數(shù):第七十五頁，共109頁。若干平行的狹縫所分割(fēngē)的波陣面具有相同的面積。各狹縫上的子波波源一一對(duì)應(yīng)，且滿足相干條件。相鄰狹縫對(duì)應(yīng)點(diǎn)在衍射角方向(fāngxiàng)上的光程差滿足：(a+b)sin

=

±

k

k=0,1,2,3···則它們相干加強(qiáng)，形成明條紋。狹縫越多，條紋就越明亮。上式稱為光柵(guāngshān)方程。（二）光柵衍射分析abxf0屏

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+相鄰兩縫光線的光程差第七十六頁，共109頁。多縫干涉(gānshè)明條紋也稱為主極大明紋。1光柵衍射條紋是以中央(zhōngyāng)明紋為中心，兩側(cè)對(duì)稱分布的直條紋。2光柵(guāngshān)明紋亮度高，當(dāng)N很大時(shí)，明條紋之間為一暗區(qū)討論：第七十七頁，共109頁。多縫干涉主極大光強(qiáng)受單縫衍射光強(qiáng)調(diào)制，使得(shǐde)主極大光強(qiáng)大小不同，在單縫衍射光強(qiáng)極小處的主極大缺級(jí)。缺級(jí)條件(tiáojiàn)如缺級(jí)缺級(jí)3.缺級(jí)條件(tiáojiàn)分析第七十八頁，共109頁。4.光柵(guāngshān)衍射圖樣因此(yīncǐ)，光柵衍射圖樣是多縫干涉光強(qiáng)分布受單縫衍射光強(qiáng)分布限制的結(jié)果。多縫干涉(gānshè)I單縫衍射光柵衍射第七十九頁，共109頁。例1光柵在2.54cm中有15000條縫，測(cè)得第一級(jí)明紋的衍射角為φ=13°40′。(1)求光波(guāngbō)波長(zhǎng)；(2)最多能看到第幾級(jí)條紋。解：第八十頁，共109頁。圓孔愛里愛里斑直徑五圓孔衍射(yǎnshè)光學(xué)儀器的分辨率第八十一頁，共109頁。中央(zhōngyāng)是個(gè)明亮的圓斑，稱為愛里斑,外圍是一組明暗相間的同心圓環(huán)。愛里斑集中了衍射(yǎnshè)光能的83.5.式中D=2R為圓孔的直徑(zhíjìng)，若f為透鏡L2的焦距，則愛里斑的半徑為：平行單色光垂直入射圓孔，從圓孔發(fā)出的衍射光經(jīng)透鏡會(huì)聚在屏上得到衍射條紋。光源障礙物接收屏第一級(jí)暗環(huán)對(duì)應(yīng)的衍射角1稱為愛里斑的半角寬，理論計(jì)算得：（一）、圓孔衍射第八十二頁，共109頁。點(diǎn)光源經(jīng)過光學(xué)儀器的小圓孔后，由于衍射的影響，所成的像不是一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)明暗相間(xiāngjiàn)的衍射圖樣，中央為愛里斑。（二）、光學(xué)儀器的分辨率s1s2D**愛里斑第八十三頁，共109頁。瑞利判據(jù)：當(dāng)一個(gè)(yīɡè)點(diǎn)光源的衍射圖樣的中央最亮處剛好與另一個(gè)(yīɡè)點(diǎn)光源的衍射圖樣的第一級(jí)暗紋相重合時(shí)，這兩個(gè)點(diǎn)光源恰好能被分辨。能分辨不能分辨恰能分辨第八十四頁，共109頁。最小分辨(fēnbiàn)角為：在恰能分辨(fēnbiàn)時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)光源在透鏡前所張的角度1，稱為最小分辨(fēnbiàn)角。該角實(shí)際為愛里斑的半角寬度。**s2s1D最小分辨(fēnbiàn)角的倒數(shù)稱為光學(xué)儀器的分辨(fēnbiàn)率:光學(xué)儀器的透光孔徑第八十五頁，共109頁。例1在通常情況(qíngkuàng)下，人眼瞳孔的直徑約為3.0mm，問人眼的最小分辨角多大？如果紗窗上相鄰兩根細(xì)絲之間的距離為2.0mm，問人離開紗窗多遠(yuǎn)處恰能分辨清楚？設(shè)光波波長(zhǎng)為=550nm。解：人眼(rényǎn)的最小分辨角為：設(shè)人離開(líkāi)紗窗的距離為x,紗窗上相鄰兩根細(xì)絲之間的距離為L(zhǎng),當(dāng)恰能分辨時(shí)：第八十六頁，共109頁。1.橫波(héngbō)的偏振性只有橫波才有偏振現(xiàn)象，而縱波(zònɡbō)無偏振問題。一、偏振光與自然光光矢量(shǐliàng)的振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱性光矢量振動(dòng)面v0E光的偏振第八十七頁，共109頁。2.偏振光的分類(fēnlèi)偏振(piānzhèn)態(tài)光矢量在與光傳播(chuánbō)方向垂直的平面內(nèi)的振動(dòng)狀態(tài)?？煞譃橄铝?種：線偏振光、橢圓偏振光(圓偏振光)、自然光、部分偏振光（1）線偏振光--光矢量只在某一固定的方向上振動(dòng)。E播傳方向振動(dòng)面·面對(duì)光的傳播方向看第八十八頁，共109頁。線偏振光可沿兩個(gè)相互垂直的方向(fāngxiàng)分解。EEyEx

yx0線偏振光的表示法：·····光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)平行板面（2）圓偏振光和橢圓偏振光在垂直于光的傳播(chuánbō)方向的平面內(nèi)，光矢量以一定的頻率旋轉(zhuǎn)。矢量端點(diǎn)軌跡為橢圓時(shí)稱其為橢圓偏振光，軌跡為圓時(shí)稱其為圓偏振光。右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光第八十九頁，共109頁。（3）完全非偏振光——自然光：普通光源發(fā)出的光,在垂直于傳播方向的平面上,所有可能方向的光矢量E的振幅都相等。自然光第九十頁，共109頁。自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互(xiānghù)垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：···自然光第九十一頁，共109頁。在垂直于傳播方向的平面(píngmiàn)上,一些方向的光振動(dòng)比另一些方向的光振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)。部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動(dòng)(zhèndòng)方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。部分(bùfen)偏振光的表示法：······平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)··（4）部分偏振光部分偏振光的分解第九十二頁，共109頁。二、起偏和檢偏起偏：使自然光變成線偏振光的過程(guòchéng)。檢偏：檢查入射光的偏振(piānzhèn)性的過程。第九十三頁，共109頁。（1）反射(fǎnshè)和折射起偏--布儒斯特定律反射和折射過程會(huì)使入射的自然光有一定程度(chéngdù)的偏振化，因?yàn)榉瓷涔鈱?duì)光振動(dòng)方向有選擇性，與入射面垂直的光振動(dòng)容易反射。自然光部分偏振光部分偏振光1.起偏第九十四頁，共109頁。反射光的偏振化程度和入射角有關(guān)，當(dāng)入射角等于(děngyú)某一特定值i0，且滿足：這時(shí)反射光成為(chéngwéi)線偏振光。布儒斯特定律(dìnglǜ)自然光線偏振光部分偏振光起偏振角布儒斯特角第九十五頁，共109頁。利用(lìyòng)玻璃片堆產(chǎn)生線偏振光i0(接近線偏振光)玻璃片堆最后(zuìhòu)獲得兩束振動(dòng)方向互相垂直的線偏振光。第九十六頁，共109頁。課堂討論：將下面各圖中的反射光和折射光的偏振態(tài)在圖中標(biāo)出，其中為布儒斯特角第九十七頁，共109頁。

第九十八頁，共109頁。（C）用濾光鏡消除了反射(fǎnshè)偏振光使玻璃門內(nèi)的人物清晰可見（A）玻璃門表面(biǎomiàn)的反光很強(qiáng)（B）用濾光鏡減弱(jiǎnruò)了反射偏振光第九十九頁，共109頁。（2）二向色性—偏振片起偏某些晶體（電氣石、硫酸金雞鈉堿晶體等）對(duì)光振動(dòng)有強(qiáng)烈的選擇性吸收(xīshōu)能力，這種性質(zhì)稱為二向色性。如電氣石晶體對(duì)自然光的某一振動(dòng)方向上的光振動(dòng)幾乎完全吸收(xīshōu)，而垂直于該方向的光振動(dòng)只稍微減弱后通過。利用物質(zhì)的二向色性制成的起偏裝置(zhuāng