章波動(dòng)光學(xué)節(jié)

單色光源反射鏡反射鏡一邁克耳孫干涉儀，且與成角移動(dòng)導(dǎo)軌補(bǔ)償板

分光板14–4邁克耳孫干涉儀等傾干涉邁克耳孫干涉儀實(shí)物邁克耳孫干涉儀實(shí)驗(yàn)裝置反射鏡反射鏡單色光源光程差的像當(dāng)不垂直于時(shí)，可形成劈尖型等厚干涉條紋.反射鏡單色光源反射鏡干涉條紋移動(dòng)數(shù)目邁克爾孫干涉儀的主要特性

兩相干光束在空間完全分開，并可用移動(dòng)反射鏡或在光路中加入介質(zhì)片的方法改變兩光束的光程差.移動(dòng)距離移動(dòng)反射鏡M1干涉條紋的移動(dòng)當(dāng)與之間距離變大時(shí)，圓形干涉條紋從中心一個(gè)個(gè)長出,并向外擴(kuò)張,干涉條紋變密;距離變小時(shí)，圓形干涉條紋一個(gè)個(gè)向中心縮進(jìn),干涉條紋變稀.光程差插入介質(zhì)片后光程差光程差變化干涉條紋移動(dòng)數(shù)目介質(zhì)片厚度縫較大時(shí)，光是直線傳播的縫很小時(shí)，衍射現(xiàn)象明顯屏幕

光在傳播過程中,繞過障礙物的邊緣而偏離直線傳播的現(xiàn)象,稱為光的衍射現(xiàn)象。14–5光的衍射一光的衍射現(xiàn)象陰屏幕影圓孔衍射*指縫衍射剃須刀片衍射二惠更斯—菲涅爾原理：波陣面上面元(子波波源)：時(shí)刻波陣面*惠更斯原理——介質(zhì)中波動(dòng)傳播到的各點(diǎn)，都可看成是發(fā)射子波的新波源，在以后的任何時(shí)刻，這些子波的包跡就是新的波陣面。菲涅爾指出衍射圖中的強(qiáng)度分布是因?yàn)檠苌鋾r(shí)，波場中各點(diǎn)的強(qiáng)度由各子波在該點(diǎn)的相干疊加決定.P點(diǎn)振動(dòng)是各子波在此產(chǎn)生的振動(dòng)的疊加.在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射問：如何實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射？三菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射夫瑯禾費(fèi)衍射縫光源、屏與縫相距無限遠(yuǎn)菲涅爾衍射縫光源、屏與縫相距有限遠(yuǎn)夫瑯禾費(fèi)單縫衍射衍射角（衍射角：向上為正，向下為負(fù).）菲涅爾半波帶法14–6單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射一半波帶法縫長干涉相消（暗紋）干涉加強(qiáng)（明紋）（介于明暗之間）（個(gè)半波帶）個(gè)半波帶個(gè)半波帶中央明紋中心討論暗紋明紋中央明紋集中大部分能量，明條紋級(jí)次越高亮度越弱。全部光線干涉相長一級(jí)明紋中心:二級(jí)明紋中心:（1）

光強(qiáng)分布：中央明紋中心:（2）

明、暗條紋衍射角:中央明紋中心暗紋明紋中央明紋中心暗紋明紋中央明紋角寬度：（3）

明、暗條紋角寬度：其余相鄰明（或暗）紋：第一暗紋（k=1）第一暗紋（k=-1）（等于兩第一級(jí)暗紋對(duì)應(yīng)的衍射角之和）（4）

明、暗條紋位置:暗紋明紋暗紋明紋（5）

明、暗條紋線寬度：中央明紋的線寬度：其余相鄰明（或暗）紋：第一暗紋第一暗紋（等于兩第一級(jí)暗紋間的距離）一定，越大，越大，衍射效應(yīng)越明顯.光直線傳播增大，減小。一定減小，增大。衍射最大第一暗紋的衍射角中央明紋中心暗紋明紋單縫寬度b變化，中央明紋寬度如何變化？越大，越大，衍射效應(yīng)越明顯.入射波長變化，衍射效應(yīng)如何變化?

討論：下面單縫衍射圖中，各條入射光線間距相等，問：1）光線

1

與3

在幕上P

點(diǎn)相遇時(shí),兩光振動(dòng)的位相差為什么？2）P

點(diǎn)是明還是暗？

答：1）1，3光線在P

點(diǎn)相遇時(shí),兩光振動(dòng)的位相差為.2）P

點(diǎn)是暗點(diǎn).縫長RP135135例1

一單色平行光垂直入射一單縫，其衍射第三級(jí)明紋位置恰好與波長為600nm的單色光垂直入射該縫時(shí)衍射的第二級(jí)位置重合，試求該單色光的波長.解

一圓孔衍射艾里斑：艾里斑直徑14–7圓孔衍射光學(xué)儀器分辨本領(lǐng)問:為什么我們看不清遠(yuǎn)處的物體呢？二瑞利判據(jù)對(duì)于兩個(gè)強(qiáng)度相等的不相干的點(diǎn)光源（物點(diǎn)），一個(gè)點(diǎn)光源的愛里斑中心剛好和另一點(diǎn)光源愛里斑邊緣相重合，這時(shí)兩個(gè)點(diǎn)光源（或物點(diǎn)）恰為這一光學(xué)儀器所分辨.**三光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)最小分辨角（兩光點(diǎn)剛好能分辨）光學(xué)儀器分辨率光學(xué)儀器的通光孔徑解（1）（2）（1）人眼的最小分辨角有多大？（2）若教室黑板上寫有一等于號(hào)“＝”，在什么情況下，距離黑板10m處的學(xué)生才不會(huì)因?yàn)檠苌湫?yīng)，將等于號(hào)“＝”看成減號(hào)“－”?

例1

設(shè)人眼在正常照度下的瞳孔直徑約為而在可見光中，對(duì)人眼最敏感的波長為550nm，問 等號(hào)兩橫線間距不小于2.2mm解（1）哈勃望遠(yuǎn)鏡的最小分辨角為例2太空望遠(yuǎn)鏡（1）哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是1990年發(fā)射升空的天文望遠(yuǎn)鏡，它的主透鏡直徑為2.4m

,是目前太空中的最大望遠(yuǎn)鏡.在大氣層外615km高空繞地運(yùn)行,可觀察130億光年遠(yuǎn)的太空深處,發(fā)現(xiàn)了500億個(gè)星系.試計(jì)算哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)波長為800nm的紅外光的最小分辨角.（2）人類正在建造新一代太空望遠(yuǎn)鏡韋布，計(jì)劃于2012年利用歐洲航天局的“阿麗亞娜5號(hào)”火箭發(fā)射,在距離地球150萬公里的遙遠(yuǎn)軌道上運(yùn)行，以代替將要退役的哈勃望遠(yuǎn)鏡.設(shè)計(jì)中的韋布太空望遠(yuǎn)鏡的主透鏡直徑至少為6m,也可在紅外頻率下工作，問與哈勃望遠(yuǎn)鏡相比韋布望遠(yuǎn)鏡的分辨率預(yù)計(jì)可以提高多少倍？提高的倍數(shù)為解例2太空望遠(yuǎn)鏡

例3毫米波雷達(dá)發(fā)出的波束比常用的雷達(dá)波束窄，這使得毫米波雷達(dá)不易受到反雷達(dá)導(dǎo)彈的襲擊.

（1）有一毫米波雷達(dá)，其圓形天線直徑為55cm，發(fā)射頻率為220GHz的毫米波，計(jì)算其波束的角寬度；（2）將此結(jié)果與普通船用雷達(dá)發(fā)射的波束的角寬度進(jìn)行比較，設(shè)船用雷達(dá)波長為