第12章-1波動光學復習課

光學復習課幾何光學1．掌握球面鏡反射成像及凸透鏡的成像公式和作圖法。2．理解符號法則、全反射、視深、橫向放大率等概念。球面反射的成像公式物像關系式物點P在鏡前時，物距為正；物點P在鏡后時，物距為負。像點在鏡前時，像距為正；像點在鏡后時，像距為負。凹面鏡的曲率半徑R取正，則f取正，與實焦點相對應；凸面鏡的曲率半徑R取負，則f取負，與虛焦點相對應。實正虛負。球面鏡成像作圖法的三條特殊光線：平行于主光軸的傍軸入射光線經(jīng)球面鏡反射后過焦點F，或其反向延長線過焦點（根據(jù)焦點的定義）過焦點的入射光線經(jīng)球面鏡反射后，其反射光平行于主光軸（根據(jù)光路可逆性原理）過球面曲率中心C的光線（或它的延長線），經(jīng)球面鏡反射后按原路返回。橫向放大率：薄透鏡的物像公式：薄透鏡成像作圖法的幾條特殊光線：與主光軸平行的入射光線，通過凸透鏡后，折射光線過焦點；通過凹透鏡后折射光線的反向延長線過焦點。過焦點（或延長線過焦點）的入射光線，其折射光線與主光軸平行。過薄透鏡中心的入射光線，其折射光線無偏折地沿原方向出射。與主光軸有一夾角的平行光線（即與相應的副光軸平行的光線），經(jīng)透鏡折射后交于副光軸與焦面的交點。2．理解光程、光程差、半波損失等概念，偏振的有關概念及馬呂斯定律，理解光的雙折射。1．掌握楊氏雙縫干涉、薄膜干涉、夫瑯禾費單縫衍射、光柵衍射的基本原理和公式。

波動光學

相干光：能夠滿足干涉條件的光。相干光源：能產生相干光的光源。兩個獨立光源發(fā)出的光不可能產生干涉干涉條件：頻率相同，振動方向相同，振幅相差不大，有恒定的相位差。激光光源是相干光源分波陣面方法分振幅的方法獲得相干光的途徑（方法）pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*從同一波陣面上的不同部分產生次級波相干（如楊氏雙縫實驗）利用光的反射和折射將同一光束分割成振幅較小的兩束相干光干涉條紋在屏幕上的分布：屏幕中央（k=0）為中央明紋其中k稱為條紋的級數(shù)012345-5-4-3-2-1相鄰兩明紋或暗紋的間距：楊氏雙縫實驗條紋位置和波長有關，不同波長的同一級亮條紋位置不同。因此，如果用白光照射，則屏上中央出現(xiàn)白色條紋，而兩側則出現(xiàn)彩色條紋。條紋間距與波長成正比，因此紫光的條紋間距要小于紅光的條紋間距。說明：k=-1k=2k=1k=0k=3當光線垂直入射時當時當時等傾干涉例一油輪漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域,在海水(n2=1.30)表面形成一層薄薄的油污.

(1)如果太陽正位于海域上空，一直升飛機的駕駛員從機上向正下方觀察，他所正對的油層厚度為460nm,則他將觀察到油層呈什么顏色?

(2)如果一潛水員潛入該區(qū)域水下，并向正上方觀察，又將看到油層呈什么顏色？當光線垂直入射時當時已知n1=1.20n2=1.30d=460nm綠色(2)透射光的光程差紅光紫光紫紅色

增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光學器件的透光率.?。ㄔ鰪姡┓V為增透膜例為了增加透射率,求氟化鎂膜的最小厚度.已知空氣,氟化鎂,減弱解

則23玻璃暗紋明紋等厚干涉相鄰條紋所對應的厚度差：相鄰條紋間距楔角愈小，干涉條紋分布就愈稀疏；·把劈尖上表面向上緩慢平移，有何現(xiàn)象？因為劈尖角不變，條紋間距不變?！ぐ雅饨侵饾u增大因為劈尖角變大，條紋間距變小。劈尖上表面向上緩慢平移時等光程差處向劈棱處移動，條紋向劈棱處移動。因為劈尖角增大時等光程差處向劈棱處移動，條紋向劈棱處擠。劈尖上總條紋數(shù)不變。劈尖上總條紋數(shù)變多。牛頓環(huán)半徑公式：明環(huán)暗環(huán)r夫瑯禾費單縫衍射條紋：暗紋明紋縫寬b越小，衍射角越大，衍射越顯著；縫寬b越大，衍射角越小，衍射越不明顯；當b>>λ時，不發(fā)生衍射現(xiàn)象。當半波帶數(shù)不是整數(shù)時，相干點的光強介于明暗之間。光強的變化是連續(xù)的。01-2-12條紋寬度一級暗紋對應的衍射角：中央明紋的角寬度：線寬度：各級明條紋的寬度：bf=λxΔ=+k1kxxr分辨限角

：分辨本領：結論：透鏡的孔徑越大，光學儀器的分辨率越高。光柵有N條狹縫相鄰兩主極大明紋之間有N-1條暗紋。相鄰兩主極大明紋之間有N-2條次級明紋。光柵方程：缺級：設：缺級

[例1]

在楊氏雙縫實驗中，已知雙縫間的距離為0.60mm，縫和屏幕相距1.50m，若測得相鄰明條紋間的距離為1.50mm。(1)求入射光的波長。(2)若以折射率n=1.30，厚度l=0.01mm的透明薄膜遮住其中的一縫，原來的中央明紋處，將變?yōu)榈趲准壝鳁l紋?

(2)未遮薄膜時，中央明條紋處的光程差為：

解：（1）由遮上薄膜后，光程差為原來的中央明條紋處將變?yōu)榈冢导壝鳁l紋。解(1)第1級暗條紋對應的衍射角為：例波長λ＝6000?的單色光垂直入射到縫寬a＝0.2mm的單縫上，縫后用焦距f＝50cm的會聚透鏡將衍射光會聚于屏幕上.求：(1)中央明條紋的角寬度、線寬度；(2)第1級明條紋的位置以及單縫處波面可分