第12章-1波动光学复习课

光学复习课几何光学1．掌握球面镜反射成像及凸透镜的成像公式和作图法。2．理解符号法则、全反射、视深、横向放大率等概念。球面反射的成像公式物像关系式物点P在镜前时，物距为正；物点P在镜后时，物距为负。像点在镜前时，像距为正；像点在镜后时，像距为负。凹面镜的曲率半径R取正，则f取正，与实焦点相对应；凸面镜的曲率半径R取负，则f取负，与虚焦点相对应。实正虚负。球面镜成像作图法的三条特殊光线：平行于主光轴的傍轴入射光线经球面镜反射后过焦点F，或其反向延长线过焦点（根据焦点的定义）过焦点的入射光线经球面镜反射后，其反射光平行于主光轴（根据光路可逆性原理）过球面曲率中心C的光线（或它的延长线），经球面镜反射后按原路返回。横向放大率：薄透镜的物像公式：薄透镜成像作图法的几条特殊光线：与主光轴平行的入射光线，通过凸透镜后，折射光线过焦点；通过凹透镜后折射光线的反向延长线过焦点。过焦点（或延长线过焦点）的入射光线，其折射光线与主光轴平行。过薄透镜中心的入射光线，其折射光线无偏折地沿原方向出射。与主光轴有一夹角的平行光线（即与相应的副光轴平行的光线），经透镜折射后交于副光轴与焦面的交点。2．理解光程、光程差、半波损失等概念，偏振的有关概念及马吕斯定律，理解光的双折射。1．掌握杨氏双缝干涉、薄膜干涉、夫琅禾费单缝衍射、光栅衍射的基本原理和公式。

波动光学

相干光：能够满足干涉条件的光。相干光源：能产生相干光的光源。两个独立光源发出的光不可能产生干涉干涉条件：频率相同，振动方向相同，振幅相差不大，有恒定的相位差。激光光源是相干光源分波阵面方法分振幅的方法获得相干光的途径（方法）pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S*从同一波阵面上的不同部分产生次级波相干（如杨氏双缝实验）利用光的反射和折射将同一光束分割成振幅较小的两束相干光干涉条纹在屏幕上的分布：屏幕中央（k=0）为中央明纹其中k称为条纹的级数012345-5-4-3-2-1相邻两明纹或暗纹的间距：杨氏双缝实验条纹位置和波长有关，不同波长的同一级亮条纹位置不同。因此，如果用白光照射，则屏上中央出现白色条纹，而两侧则出现彩色条纹。条纹间距与波长成正比，因此紫光的条纹间距要小于红光的条纹间距。说明：k=-1k=2k=1k=0k=3当光线垂直入射时当时当时等倾干涉例一油轮漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域,在海水(n2=1.30)表面形成一层薄薄的油污.

(1)如果太阳正位于海域上空，一直升飞机的驾驶员从机上向正下方观察，他所正对的油层厚度为460nm,则他将观察到油层呈什么颜色?

(2)如果一潜水员潜入该区域水下，并向正上方观察，又将看到油层呈什么颜色？当光线垂直入射时当时已知n1=1.20n2=1.30d=460nm绿色(2)透射光的光程差红光紫光紫红色

增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率.取（增强）氟化镁为增透膜例为了增加透射率,求氟化镁膜的最小厚度.已知空气,氟化镁,减弱解

则23玻璃暗纹明纹等厚干涉相邻条纹所对应的厚度差：相邻条纹间距楔角愈小，干涉条纹分布就愈稀疏；·把劈尖上表面向上缓慢平移，有何现象？因为劈尖角不变，条纹间距不变。·把劈尖角逐渐增大因为劈尖角变大，条纹间距变小。劈尖上表面向上缓慢平移时等光程差处向劈棱处移动，条纹向劈棱处移动。因为劈尖角增大时等光程差处向劈棱处移动，条纹向劈棱处挤。劈尖上总条纹数不变。劈尖上总条纹数变多。牛顿环半径公式：明环暗环r夫琅禾费单缝衍射条纹：暗纹明纹缝宽b越小，衍射角越大，衍射越显著；缝宽b越大，衍射角越小，衍射越不明显；当b>>λ时，不发生衍射现象。当半波带数不是整数时，相干点的光强介于明暗之间。光强的变化是连续的。01-2-12条纹宽度一级暗纹对应的衍射角：中央明纹的角宽度：线宽度：各级明条纹的宽度：bf=λxΔ=+k1kxxr分辨限角

：分辨本领：结论：透镜的孔径越大，光学仪器的分辨率越高。光栅有N条狭缝相邻两主极大明纹之间有N-1条暗纹。相邻两主极大明纹之间有N-2条次级明纹。光栅方程：缺级：设：缺级

[例1]

在杨氏双缝实验中，已知双缝间的距离为0.60mm，缝和屏幕相距1.50m，若测得相邻明条纹间的距离为1.50mm。(1)求入射光的波长。(2)若以折射率n=1.30，厚度l=0.01mm的透明薄膜遮住其中的一缝，原来的中央明纹处，将变为第几级明条纹?

(2)未遮薄膜时，中央明条纹处的光程差为：

解：（1）由遮上薄膜后，光程差为原来的中央明条纹处将变为第５级明条纹。解(1)第1级暗条纹对应的衍射角为：例波长λ＝6000Å的单色光垂直入射到缝宽a＝0.2mm的单缝上，缝后用焦距f＝50cm的会聚透镜将衍射光会聚于屏幕上.求：(1)中央明条纹的角宽度、线宽度；(2)第1级明条纹的位置以及单缝处波面可分