大學(xué)物理光學(xué)復(fù)習(xí)資料幻燈片.ppt

1、總復(fù)習(xí),Review,主 要 內(nèi) 容,一、光的干涉 二、光的衍射 三、幾何光學(xué) 四、光學(xué)儀器 五、光的偏振 六、光的吸收、散射和色散 七、光的量子性 八、現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ),一、光的干涉,1. 基本概念 光的電磁理論 光是某一波段的電磁波， 其速度就是電磁波的傳播速度；可見(jiàn)光在電磁波譜中只占很小的一部分，波長(zhǎng)在 390 760 nm 的狹窄范圍以內(nèi)。 相干條件 頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定。 干涉的分類 分波面干涉、分振幅干涉和分振動(dòng)面干涉。, 楊氏雙縫 相位差： 光程差： d 光強(qiáng)分布： + 極值條件： 條紋：, 薄膜干涉 光程差： 等傾： 等厚：, 邁氏干涉儀 原理：分振幅法薄膜干涉 裝置

2、： 干涉條件： （n1 =n2 = 1 i1 =i2 = 2 且沒(méi)有額外光程差） 基本公式： 或者,5. 劈尖 6. 牛頓環(huán),二、光的衍射,1. 基本概念 衍射定義 光繞過(guò)障礙物偏離直線傳播而進(jìn)入幾何陰影，并在屏幕上出現(xiàn)光強(qiáng)分布不均勻的現(xiàn)象。 衍射條件 障礙物的線度和光的波長(zhǎng)可以比擬 衍射的分類 a. 菲涅耳衍射：近場(chǎng)、求和、點(diǎn)光源。 b. 夫瑯禾費(fèi)衍射：遠(yuǎn)場(chǎng)、積分、平行光。, 菲涅爾衍射： 半波帶理論： 圓孔衍射： ，平行光 ： 圓屏衍射： k 不大時(shí)， ，幾何中心永遠(yuǎn)有光； k 很大時(shí)， ，直線傳播。 波帶片： 奇數(shù) 偶數(shù),3. 夫瑯禾費(fèi)衍射： 單縫衍射： 合振幅： 光強(qiáng)分布： 中央最大值

3、： 極小值： 次最大：,，,角寬度： 線寬度： 圓孔衍射： 光強(qiáng)分布： ， ：一階貝塞爾函數(shù)。 愛(ài)里斑半角寬度：, 平面透射光柵 強(qiáng)度分布： 單縫衍射因子 縫間干涉因子 主最大位置： 最小值位置： 兩個(gè)主最大之間有N-1個(gè)最小值，由N-2個(gè)次最大。 單縫衍射因子為0時(shí)也出現(xiàn)最小值，,光柵方程： 垂直入射時(shí)： 譜線的半角寬度： 譜線的缺級(jí)： 5. X射線衍射 布拉格方程：,三、幾何光學(xué), 平面反射與折射： （平面反射鏡） 象視深度 平板玻璃 全反射：臨界角 光學(xué)纖維：數(shù)值孔徑 空氣中的光纖： 棱鏡： 最小偏向角, 符號(hào)法則: 線段：右為正，左為負(fù)。 上為正，下為負(fù)。 角度：順為正，逆為負(fù)。 圖標(biāo)

4、均為正。 單球面反射成像：, 單球面折射成像：, 薄透鏡：,四、光學(xué)儀器,放大本領(lǐng)： 放大鏡： 顯微鏡： 物鏡的橫向放大率目鏡的放大本領(lǐng) 望遠(yuǎn)鏡：,3. 分辨本領(lǐng)： 人眼： 顯微鏡： 望遠(yuǎn)鏡：,棱鏡光譜儀： 光柵光譜儀：,五、光的偏振, 五種偏振態(tài) 自然光： 透過(guò)理想偏振片后，光強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的一半。 線偏振光： 部分偏振光： 圓偏振光： 橢圓偏振光：, 馬呂斯定律 o光和e光 波片, 偏振光的檢驗(yàn) 偏 振 片,六、光的吸收、散射和色散,1.光的吸收： 朗伯定律， 比爾定律。 2.光的散射： 瑞利定律 （ 天空、太陽(yáng)、白云） 3.光的色散：, 光電效應(yīng),愛(ài)因斯坦的光子假設(shè)（1905） 光在傳播過(guò)程

5、中具有波動(dòng)的特性，而在光和物質(zhì)相互作用的過(guò)程中，光能量是集中在一些叫光量子（光子）的粒子上。產(chǎn)生光電效應(yīng)的光是光子流，單個(gè)光子的能量與頻率成正比，即 Eh 。 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：,七、光的量子性,光子的質(zhì)量和動(dòng)量：,八、現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ),1.原子發(fā)光機(jī)理 玻爾的氫原子模型 ：,原子發(fā)光機(jī)理：,2. 激 光,定義： 由激光器產(chǎn)生的，波長(zhǎng)在1mm以下的相干電磁輻射，它由物質(zhì)的粒子受激發(fā)射放大產(chǎn)生，具有良好的單色性、相干性和方向性。 含義： 光受激輻射放大。“激光”“Laser”“Lihgt amplification by stimulated emission of radiation”. 原理： 通過(guò)輻射的受激發(fā)射而實(shí)現(xiàn)光放大。,特點(diǎn)： 單色性佳： 頻寬： 自然線寬： 多普勒寬度： 譜線寬度： 相干性強(qiáng)： 相干長(zhǎng)度：lH = c tH 。 邁克耳孫干涉儀光的時(shí)間相干性； 楊氏實(shí)驗(yàn)光源的空間相干性。 方向性好：發(fā)散角小亮度高、照度大。,種類：,亦可按激光器工作方式、激勵(lì)方式及諧振腔 等分。 總之，不管怎樣分，每一類都包括許多激光器。,按激光器工作物質(zhì)性質(zhì)分,考試安排,1.時(shí)間：元月 2.地點(diǎn)： 3.形式：閉卷監(jiān)考、主考、巡考 4.內(nèi)容：