光学学习资料-optics-秦季茜

1、 目录CONTENTS 章节梳理 典型例题 学习建议 2 5/5/2021 章节梳理 光的干涉 光的衍射 几何光学 分波面干涉 分振幅干涉 近场衍射 远场衍射 反射成像 折射成像 应用：迈克尔孙干涉仪 牛顿环 平面衍射光栅 薄透镜成像 5/5/2021 光的干涉 1221 2 2 2 1 cos2AAAAI 1212 22 rrkrr 2 )2( 12 jrr 2 )12( 12 jrr 强度最大 强度最小 观察屏上的光强分布 I L S1 S2 d Y 观察屏上的 光强分布 观察屏 S 单缝或孔 双缝或双孔 Y X 杨氏实验杨氏实验 2 sindr 于是：在杨氏双缝实验中的缝间距为: 双缝到

2、观察屏之间的距离为： 0 rrl S 菲涅耳双面镜 * . 虚光源虚光源 点光源点光源 反射镜反射镜 当屏移到当屏移到 AB位置时，在屏上的位置时，在屏上的P点应该出现点应该出现 亮条纹，光在镜子表面反射时有亮条纹，光在镜子表面反射时有相位突变相位突变。 劳埃德镜 Billet 对剖透镜：对剖透镜： 对剖透镜 等倾干涉 由单色点光源引起的干涉现象：参考图1 19。 光程差表示为： 2)()( 12 CAnBCABn 2cos2 22 idn n1 n1 n2 A B C C d 等厚干涉 n1 n1 n2 A B C D 2 cos2 2 )()( 2 2 12 i hn CDnBCABn 1

3、 22 1 2 2 sin2 2 1 inn jh 1 22 1 2 2 sin2inn jh 相消干涉相消干涉 212 ()()2LLLLnl 2 2Lnl /2lN M2 M1 M2 BC l d0 迈克尔耳逊干涉仪中有 一动臂，它可以由丝杠 操纵而作长程平移这特 别适用于对长度作精密测量 设动镜M2 平移由C -B,空间长度为l, 于是，动臂光程改变量为 干涉场中固定点的光程改变量为: 这导致该处干涉强度变化了N次， 即 求得待测长度 ()LN 迈克耳逊干涉仪 牛顿环牛顿环 R r hRrh 2 2 2 2 22 2 2 R r h 暗暗 亮亮 2 ) 12(2 2 j j R r 菲涅

4、耳半波带 菲涅耳衍射 半波带的概念。如图2-3所示，将波面分为许 多环形带，使得每两个相邻带的边缘到观察 点的距离相差半个波长，相位差为，这样 分成的环形带称为菲涅耳半波带（简称半波 带）。 r r0 0 r r1 1=r=r0 0+/2+/2 r r2 2=r=r0 0+2(/2)+2(/2) r r3 3=r=r0 0+3(/2)+3(/2) P P S S O O k k k aaaaaA 1 4321 1 夫琅禾费单缝衍射 夫琅和费单缝衍射光路图夫琅和费单缝衍射光路图 dyy y 2 2 0 sin u u II p 缝数缝数 N = 5 时光栅衍射的光强分布图时光栅衍射的光强分布图

5、k=1 k=2k=0k=4 k=5 k=-1 k=-2k=-4 k=-5k=3 k=-3 k=6 k=-6 中中 央央 亮亮 纹纹 （亮纹）（亮纹） 平面衍射光栅平面衍射光栅 v Nv u u IIp 2 2 2 2 0 sin sinsin 光在球面上的反射和折射 nn M O -s s r QC h -i -u u -i PP 图示：单个折射面成像系统的笛卡尔符号规则 rss 211 r nn s n s n 牛顿公式高斯公式 高斯公式： 牛顿公式：物点在物方焦点左侧，物距为 负；像点在像方焦点右侧，像距为正。 nn O F -f f FPP -ss -x x f fxx 1 s f s

6、f 薄透镜 1 s f s f P F F -x -f x f n1n2 P -s-s f fxx牛顿公式牛顿公式 薄透镜横向放大倍率 推导横向放大倍率。定义为像高与物高之 比 P F F M -x -f x f y -y P1 N nn P O P1 s s y y f x x f 近轴物近轴光线成像条件 球面反射 rss 211 s s y y s y i tan s y i )tan( s y s y A P h -x O y Q P -y Q A i 近轴物近轴光线成像条件 球面折射 -y P P -S +x Q -u O h n n y i +S i +u A Q C r nn s n s n isy isy inin s s n n y y 例1 5/5/2021 考察点：干涉考察点：干涉 牛顿环牛顿环 例2 5/5/2021 考察点：衍射考察点：衍射 夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射