波動光學(xué)習(xí)題課

1、波動光學(xué)習(xí)題課,波動光學(xué),光的干涉,光的衍射,光的偏振,分波陣面法,單縫衍射,X射線 的 晶體衍 射,光柵衍射,圓孔衍射,楊氏雙縫,雙鏡,勞 埃 鏡,等傾干涉,等厚干涉,劈尖,邁克爾遜干涉 (M1垂直M2),邁克爾遜干涉 (M1不垂直M2),偏 振 光 的 干 涉,馬 呂 斯 定 律,布 儒 斯 特 定 律,薄膜干涉 分振幅法,牛頓環(huán),分波面與分振幅,分振幅法,獲得相干光的兩類典型方法,條紋間距關(guān)系式,洛埃鏡實(shí)驗(yàn),雙面鏡實(shí)驗(yàn),楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中， =6000 ，d=3mm，D=2m， 求：(1)兩個第二級明條紋之間的距離及相鄰條紋距離. (2)若在上縫S1 處插入一厚度為510-6m，折射率為n的

2、薄膜，則條紋向什么方向移動？ 若發(fā)現(xiàn)原第五級明條紋恰好移到原中央明條紋位置則n=？ (3)為抵消因插入薄膜而引起的條紋移動，問S縫應(yīng)如何移動？此時S到S1、S2的光程差為多少？,等傾干涉條紋,劈尖等厚條紋,牛頓環(huán),等傾和等厚光路,續(xù)上,例: 為增強(qiáng)照相機(jī)鏡頭的透射光，往往在鏡頭(n3=1.52）上鍍一層 MgF2 薄膜（n2=1.38），使對人眼和感光底片最敏感的黃綠光 = 550 nm 反射最小，假設(shè)光垂直照射鏡頭，求：MgF2 薄膜的最小厚度。,解：,沒附加的光程差。,取 k=0，膜最薄,氟化鎂為增透膜,（減弱）,圓孔公式,愛里斑中的光能占通過圓孔光能的84%,瑞利判據(jù),布喇格定律,光柵方

3、程,缺級現(xiàn)象,缺級現(xiàn)象,例：用波長為= 590nm的鈉黃光垂直照射在光柵上，該光柵在1mm內(nèi)刻有500條刻痕。在光柵的焦平面上放一焦距為 f = 20 cm的凸透鏡。 求：(1) 第一級與第三級光譜線之間的距離； (2) 最多能看到第幾級光譜？(3) 光線以300角入射時，最多能看到哪幾條光譜？,解：（1）光柵常數(shù)為：,由于很小，,代入上式得：,把不同的 k 值代入：,（2）,取整，即垂直入射時，最多能看到第三級光譜。,能看到的最大級次對應(yīng)：,例：用波長為= 590nm的鈉黃光垂直照射在光柵上，該光柵在1mm內(nèi)刻有500條刻痕。在光柵的焦平面上放一焦距為 f = 20 cm的凸透鏡。 求：(1

4、) 第一級與第三級光譜線之間的距離； (2) 最多能看到第幾級光譜？(3) 光線以300角入射時，最多能看到哪幾條光譜？,如果單色平行光傾斜地射到光柵上,相鄰兩縫的入射光在入射到光柵前已有光程差,此時干涉主極大的條件為:,按斜入射方式工作，在屏上的一側(cè)，可以獲得更高級次的衍射譜，高級次譜的分辨率高。,式中角的正負(fù)規(guī)定：,衍射光線和入射光線在光柵平面法線同側(cè)時 0，反之0。,（3）,入射線與衍射線同側(cè)時：,取整，最多能看到第五級光譜。,取整，只能看到第一級光譜。 即共可看到 -1、0 、1、2、3、4、5 七條光譜線。,入射線與衍射線異側(cè)時：,例：用波長為= 590nm的鈉黃光垂直照射在光柵上，

5、該光柵在1mm內(nèi)刻有500刻痕。在光柵的焦平面上放一焦距為 f = 20 cm的凸透鏡。 求：(3) 光線以300角入射時，最多能看到哪幾條光譜？,例： 1=440nm，2=660nm垂直入射在一光柵上，第二次重合于= 600方向，求光柵常數(shù)。,解：,第二次重合 k1= 6，k2= 4,重合時：,解：1) 光柵常數(shù)：,由光柵方程：,第一級明紋：k =1,第三級明紋：k =3,2) 理論上能看到的最高級譜線的極限，對應(yīng)衍射角=/2，,即最多能看到第4級明條紋，考慮缺級 (a+b)/a=(a+a)/a=2。 第 2、4 級明紋不出現(xiàn)，從而實(shí)際出現(xiàn)的只有0、1、 3 級，因而只能看到5條明紋。,例：用波長為500nm的單色光垂直照射到每毫米有500條刻痕的光柵上，求： 1) 第一級和第三級明紋的衍射角； 2) 若縫寬與縫間距相等，由用此光柵最能看到幾條明紋。,解:,(1) 由單縫衍射中央明條紋寬度公式,(2) 在由單縫衍射第一級暗紋公式 asin = ，所確定的 內(nèi)，按光柵衍射主極大的公式，即：,兩式聯(lián)立：,例：一衍射光柵，每厘米有400條透光縫，每條透光縫寬度為 a=110-5m，在光柵后放一焦距f=1m的凸透鏡，現(xiàn)以=500nm的單色平行光垂直照射光柵。求： (1) 透光縫a的單縫