工程光学12-1习题课

1、1第第1 11 1章章 光的电磁理论基础光的电磁理论基础1. 1. 波动方程及光波的表达式波动方程及光波的表达式 1）波动方程的由来、表达式、式中的物理意义 222222EE0BB0tt0011vc 00;rr rrnc v 2 2）光波的表达式（属于波动方程的解） 平面波解 简谐波解（三角形式、矢量形式、复数形式） )(tvzfE)(costvzAE)cos()(2costkzAETtzAEtzyxkAEtAEcoscoscoscos)rkcos()rk(exptiAEexpEAik r3 球面波解 柱面波解 )exp(),exp(ikrrAEikrrAE会聚的球面波：发散的球面波：)exp

2、(),exp(ikrrAEikrrAE会聚的柱面波：发散的柱面波：exp ()AEi k rtrexp ()AEi krtr4 3）光波参数之间的关系 4）平面波的性质（3条）2. 2. 了解电磁场的连续条件和菲涅尔公式了解电磁场的连续条件和菲涅尔公式3. 3. 了解吸收、色散、散射的定义、散射的种类了解吸收、色散、散射的定义、散射的种类(4(4种种) )和它们的相关公式（朗伯定律、比尔定和它们的相关公式（朗伯定律、比尔定律、柯西公式等）律、柯西公式等） ckvkncTvTT/2 ,/2 ,/, , ,/2200005物质对光的一般吸收规律物质对光的一般吸收规律柯西公式（适用于正常色散）柯西公

3、式（适用于正常色散）24BCnA6散射分类及其基本性质散射分类及其基本性质74. 4. 光波的叠加光波的叠加 1）会用光波的表达式计算光波叠加后的表达式并分析叠加波的性质 2）掌握四种不同条件下光波叠加后形成的物理现象、合成波表达式及其性质（见表）8光波的叠加光波的叠加在叠加区域出现稳定的光强强弱分布现象补充条件补充条件9第第1 12 2章章 光的干涉和干涉系统光的干涉和干涉系统1.1.干涉及干涉条件干涉及干涉条件 1）什么是干涉 2）干涉条件（3条+补充） 2.2.杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉 1）干涉性质：分波前的干涉 2）实验装置10 3）干涉公式及条纹性质 光程差 条纹亮暗条件 条纹间隔和

4、影响因素 条纹形状和意义2cos4cos2200212121IIIIIIIIII则：设xDdDxdrrxdrr2221212为暗条纹时当为亮条纹；时当 ,)21( , dDmxdDmxe113. 3. 条纹的可见度条纹的可见度 1）定义及公式 2）条纹可见度的影响因素：（振幅比、光源宽度、光源单色性） 3）临界宽度和允许宽度： 临界宽度 允许宽度（临界宽度的1/4） )()(mMmMIIIIK)cos1)(21KIII cb12 4）什么是空间相干性？干涉系统不变量的含义是什么？ 5）相干长度、相干时间、时间相干性的概念是什么？ debc干涉系统不变量2max最大光程差： 12maxttc13

5、4. 4. 平行平板的双光束干涉平行平板的双光束干涉 1）定域面位置 2）干涉装置143）干涉条纹性质 等倾条纹（同心圆环） 条纹级次（中心级次高，边缘级次低） 条纹的角半径 条纹间隔非线性 反射光与入射光互补qNhnn11 1Nsin2 121fhnndfe 22 2cosnh155. 5. 楔形平板的双光束干涉楔形平板的双光束干涉 1）定域面位置（只考虑垂直照射情况） 2）干涉装置163）干涉条纹性质 等厚条纹（等间隔的平行于楔棱的直条纹） 两条纹间对应的厚度变化 楔角 局部高度的变化nh2neeh2eenH2 2 2nh176. 6. 典型的双光束干涉系统及其应用典型的双光束干涉系统及其

6、应用 1）了解各种干涉仪器（包括斐索、迈克尔逊、泰曼、马赫-泽德等干涉仪）的结构、工作原理、明确形成干涉的双光束来源、条纹性质 2）会用双光束干涉原理解决实际问题187. 7. 平行平板的多光束干涉平行平板的多光束干涉 1）多光束干涉 条件：平行平板上镀高反膜 装置 干涉条纹性质（透射场、同心圆环、中间疏边缘密、条纹亮暗、锐度和精细度）2242cos,cosnhnh）（）（）（2sin11 ,2sin12sin 222FIIFFIIitir19z条纹亮暗z条纹锐度z条纹精细度)2( )1 ,12 ,2 minmaxFFKFIImIImItititt（暗条纹：亮条纹：对于透射光变得很小。时，当

7、1 124 F122 Fs）（ 2sin11 2FIIit透射场光强分布特点透射场光强分布特点202）法布里-珀罗干涉仪 装置、分类、原理、用途 指标：自由光谱范围、分辨本领谱范围。为标准具常数或自由光RSRShh22122 ，为条纹精细度。其中2Fs 97. 0 minmNmsA213）干涉滤光片 结构、原理、用途 指标：中心波长、透射带的波长半宽度、峰值透过比；中心波长mnhc2 :1222.hRSmax itII过比，表示为：定义为中心波长处的透224）光学薄膜 原理、用途 单层增透膜23例例1 1 （平面波的表征、干涉、可见度）（平面波的表征、干涉、可见度）z三个频率相同、振动方向相三个频率相同、振动方向相同、振幅均为同、振幅均为A A的平面单色的平面单色波在波在yOzyOz平面传播，其传播平面传播，其传播方向如图所示，它们在方向如图所示，它们在z=0z=0平面内叠加产生干涉，试求平面内叠加产生干涉，试求干涉强度分布和条纹对比度，干涉强度分布和条