大學(xué)物理學(xué)習(xí)課件-2波動光學(xué)總復(fù)習(xí)

1、光的干涉,光的衍射,光的偏振,光 是 電 磁 波,楊氏雙縫干涉,薄 膜 干 涉,邁克爾遜干涉儀,劈 尖,單 縫 衍 射,圓 孔 衍 射,衍 射 光 柵,X 射 線 的 衍 射,光學(xué)儀器分辨率,3種偏振態(tài) （起偏與檢偏）,馬 呂 斯 定 律,布 儒 斯 特 定 律,雙 折 射 現(xiàn) 象,一 光的干涉,1. 掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系，理解在什么情況下的反射光有相位躍變.,2. 能分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置.,3. 了解邁克耳孫干涉儀的工作原理.,教學(xué)基本要求,基本知識點(diǎn)-光的干涉,（：光在真空中的波長）,例1 在相同的時間內(nèi)，一束波長為 的單色光在空氣中和在玻璃中 A

2、) 傳播的路程相等，走過的光程相等. B) 傳播的路程相等，走過的光程不相等. C) 傳播的路程不相等，走過的光程相等. D) 傳播的路程不相等，走過的光程不相等,（：光在真空中的波長）,C,1. （2）半波損失,光從光疏媒質(zhì)（n1）進(jìn)入光密媒質(zhì)（n2）；,基本知識點(diǎn)-光的干涉,2. 楊氏雙縫干涉:,平行，等間距，等亮度的條紋,基本知識點(diǎn)-光的干涉,2. 楊氏雙縫干涉:,減弱,條紋間距,平行，等間距，等亮度的條紋,例：11.1,例（2）：,如圖所示兩縫分別被折射率n1=1.4，n2=1.7的同樣厚度d的薄玻璃片遮蓋，用單色光480nm照射時，由于蓋上玻璃片使原來的干涉條紋中第五級亮紋移至中央亮

3、紋所在處，求（1）干涉條紋向何方向移動；（2）玻璃片的厚度d為多少？,例（2）：,如圖所示兩縫分別被折射率n1=1.4，n2=1.7的同樣厚度d的薄玻璃片遮蓋，用單色光480nm照射時，由于蓋上玻璃片使原來的干涉條紋中第五級亮紋移至中央亮紋所在處，求（1）干涉條紋向何方向移動；（2）玻璃片的厚度d為多少？,例（2）：,如圖所示兩縫分別被折射率n1=1.4，n2=1.7的同樣厚度d的薄玻璃片遮蓋，用單色光480nm照射時，由于蓋上玻璃片使原來的干涉條紋中第五級亮紋移至中央亮紋所在處，求（1）干涉條紋向何方向移動；（2）玻璃片的厚度d為多少？,中央明紋下移,=0,跟蹤中央明紋,例（2）：,如圖所示

4、兩縫分別被折射率n1=1.4，n2=1.7的同樣厚度d的薄玻璃片遮蓋，用單色光480nm照射時，由于蓋上玻璃片使原來的干涉條紋中第五級亮紋移至中央亮紋所在處，求（1）干涉條紋向何方向移動；（2）玻璃片的厚度d為多少？,基本知識點(diǎn)-光的干涉,2. 薄膜干涉,反射光的光程差,根據(jù)具體情況而定,加 強(qiáng),減 弱,應(yīng)用：增透膜，增反膜,例：11.2,例3 一束波長為 的單色光由空氣垂直入射到折射率為n的透明薄膜上，透明薄膜放在空氣中，要使反射光得到干涉加強(qiáng)，則薄膜最小的厚度為?,反射光的光程差,根據(jù)具體情況而定,加 強(qiáng),減 弱,應(yīng)用：增透膜，增反膜,例：11.2,例（4）：,以白光垂直照射到空氣中的厚度

5、為380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率為1.33，試分析肥皂水膜的正面和背面呈現(xiàn)什么顏色？,缺級,紅色,紫色,例（4）：,以白光垂直照射到空氣中的厚度為380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率為1.33，試分析肥皂水膜的正面和背面呈現(xiàn)什么顏色？,缺級,紅色,紫色,（2）反面：,例（4）：,以白光垂直照射到空氣中的厚度為380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率為1.33，試分析肥皂水膜的正面和背面呈現(xiàn)什么顏色？,缺級,（2）反面：,綠色,基本知識點(diǎn)-光的干涉,2（1）劈 尖,b,：平行于底邊，等間距的直條紋,例：11.3,基本知識點(diǎn)-光的干涉,2（2）牛頓環(huán),明環(huán)半徑,暗環(huán)半徑,同心圓環(huán)，愈向外： 愈密

6、集，級次越高,例5 若把平凸透鏡和平玻璃（折射率為1.5）制成的牛頓環(huán)裝置 搬進(jìn)水中（折射率為1.33），則干涉條紋 A 中心暗環(huán)變成明環(huán) B 間距變疏 C 間距變密 D 間距不變,2（2）牛頓環(huán),暗環(huán)半徑,基本知識點(diǎn)-光的干涉,2（3）邁克耳孫干涉儀,例6 用邁克爾遜干涉儀測光的波長，當(dāng)動臂反射鏡移動距離為d=0.612mm時，觀察到干涉條紋移動過N=2448條，則光波波長為？,例7 在邁克耳孫干涉儀的一支光路中，放入一片折射率為n的透明介質(zhì)薄膜后，測出兩束光的光程差的改變量為一個波長 ，則薄膜的厚度是？,1. 理解用波帶法來分析單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射條紋分布規(guī)律的方法，會分析縫寬及波長對衍射條

7、紋分布的影響.,2. 理解光柵衍射公式 , 會確定光柵衍射譜線的位置，會分析光柵常數(shù)及波長對光柵衍射譜線分布的影響.,3. 了解衍射對光學(xué)儀器分辨率的影響.,4. 了解x射線的衍射現(xiàn)象和布拉格公式的物理意義.,二 光的衍射,教學(xué)基本要求,基本知識點(diǎn)-光的衍射,1. 單縫衍射,干涉相消（暗紋）,干涉加強(qiáng)（明紋）,（ 個半波帶）,中央明紋中心,基本知識點(diǎn)-光的衍射,1. 單縫衍射,：中央明紋最亮，最寬，是其他明紋寬度的兩倍。,1,中央明紋角寬度,干涉相消（暗紋）,干涉加強(qiáng)（明紋）,中央明紋中心,例：11.4,基本知識點(diǎn)-光的衍射,1. 單縫衍射,：中央明紋最亮，最寬，是其他明紋寬度的兩倍。,1,中

8、央明紋角寬度,討論：,（1）單縫寬度變化，單縫，透鏡上下移動對衍射圖樣的影響。,（2）單色光斜入射，白光入射，衍射圖樣分布。,例8 一單縫的寬度a=0.4mm,以波長589.3nm的單色光垂直照射，設(shè)透鏡的焦距為1m，屏在透鏡的焦平面上，求（1）中央衍射明條紋的線寬度。（2）第二級明條紋和第二級暗條紋分別距中央明紋中心的距離。,干涉相消（暗紋）,干涉加強(qiáng)（明紋）,中央明紋中心,基本知識點(diǎn)-光的衍射,2. 光柵衍射,討論：,（1）單縫寬度變化，單縫，透鏡上下移動對衍射圖樣的影響。,（2）單色光斜入射，白光入射，衍射圖樣分布。,光柵常數(shù),d,a,b,（1）主極大角位置：,（2）缺級,基本知識點(diǎn)-光

9、的衍射,2. 光柵衍射,光柵常數(shù),d,a,b,（1）主極大角位置：,（2）缺級,（3）中央明帶內(nèi)的條紋數(shù),（4） 斜入射時的光柵方程：,細(xì)窄、明亮的條紋,例：11.5,例9 一束具有兩種波長 和 的平行光垂直入射在一光 柵上，測得波長 的第三極主極大衍射角和 的第四級 主極大衍射角均為 。已知 。試求： （1） 光柵常量； （2）波長 。,例（10）：,一雙縫縫距d=0.40mm，兩縫寬度都是a=0.08mm，用波長480nm的平行光垂直照射雙縫，在雙縫后放一焦距為f=2.0m的透鏡，求（1）在焦平面處的屏上，雙縫干涉條紋的間距為多少？ （2）在單縫衍射中央亮紋范圍內(nèi)的雙縫干涉亮紋數(shù)目。,例（

10、10）：,一雙縫縫距d=0.40mm，兩縫寬度都是a=0.08mm，用波長480nm的平行光垂直照射雙縫，在雙縫后放一焦距為f=2.0m的透鏡，求（1）在焦平面處的屏上，雙縫干涉條紋的間距為多少？ （2）在單縫衍射中央亮紋范圍內(nèi)的雙縫干涉亮紋數(shù)目。,（2）,中央明帶內(nèi),缺級,共,9條亮紋,基本知識點(diǎn)-光的衍射,3. 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng),（兩光點(diǎn)剛好能分辨）,例11 在離地球 的航天飛船上，航天員用一直徑為 D=0.2m的望遠(yuǎn)鏡觀察地面，求他所能分辨地球表面上的最、 小距離。（設(shè)人眼感光最靈敏的光波長為550nm）,基本知識點(diǎn)-光的衍射,4. X射線的衍射,- 布拉格公式,k=0，1，2,反射光加強(qiáng)條件：,1. 理解自然光與偏振光的區(qū)別; 2. 理解布儒斯特定律和馬呂斯定律; 3. 了解雙折射現(xiàn)象 ; 4. 了解線偏振光的獲得方法和檢驗(yàn)方法 .,三光的偏振,教學(xué)基本要求,基本知識點(diǎn)-光的偏振,(2)線偏振光的起偏與檢偏,自然光,部分偏振光,基本知識點(diǎn)-光的偏振,2.馬呂斯定律,3.布儒斯特定律,反射光為完全偏振光，且振動面垂直入射面，折射光為部分偏振光