大学物理课件-波动光学

波动光学物理教研室陈亮杨氏双缝干涉、薄膜干涉夫琅和费单缝衍射、光栅衍射偏振、旋光半波损失、光程、自然光、偏振光本章要点物理教研室陈亮

11.1光的干涉

光是一种电磁波平面电磁波方程可见光的范围

光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用.电磁波是横波物理教研室陈亮P21

相干光普通光源发光特点：1、原子发光是断续的2、振动方向不同3、振动频率不同普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁基态激发态跃迁自发辐射物理教研室陈亮p杨氏双缝干涉实验物理教研室陈亮暗纹明纹明暗条纹的位置条纹位置与波长的关系：物理教研室陈亮条纹间距（宽度）：单色光各级明、暗条纹宽度相同，不同波长的光条纹宽度不同。条纹亮度：各级明条纹亮度相同。物理教研室陈亮洛埃镜实验PML半波损失：光从光疏媒质（n较小）射向光密媒质（n较大）时，反射光的相位较之入射光的相位跃变了，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失。折射光没有半波损失。物理教研室陈亮光程同一束光在不同的介质中频率不变。物理教研室陈亮光程：nr光程差：δ=n2r2-n1r1本质：把光在媒质中的传播折算成在真空中的传播。相干光产生明、暗条纹的条件：例1：例11-1物理教研室陈亮薄膜干涉当时

考虑半波损失时，附加光程差取均可，符号不同，取值不同，对问题实质无影响.注意物理教研室陈亮例2：例11-2增透膜

23玻璃物理教研室陈亮11.2光的衍射衍射现象：只有当波长与障碍物的线度可比拟时，才能观察到明显的衍射现象。惠更斯-菲涅尔原理子波干涉夫琅和费单缝衍射：光源、单缝、屏幕距离无穷远缝宽a、波长λ、焦距f、衍射角φ物理教研室陈亮衍射角对称轴上为中央明条纹P点的干涉结果由A、B的光程差BC=aSinφ决定物理教研室陈亮AB分割为两个半波带：半波带法半波带：BC上半个波长在AB上对应的部分。AB分割为三个半波带：剩下一个半波带无法抵消，所以P点为明条纹。对应点的光程差为λ/2，所以互相抵消，P点为暗条纹。物理教研室陈亮单缝衍射明、暗条纹的条件：各级明条纹亮度物理教研室陈亮光栅衍射由许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件.衍射角物理教研室陈亮狭缝宽度：a刻痕宽度：b光栅常数：d=a+b光栅衍射=单缝衍涉+多缝干涉光栅公式（明条纹）（a+b）Sinφ=±kλ(k=0，1，2，3…)缺级现象

单缝衍射为暗条纹时，即aSinφ=±k’λ时，干涉出现缺级。

即（a+b）/a为整数时，发生缺级。光栅衍射光谱例3：例11-4物理教研室陈亮光的波动性干涉、衍射。光波是横波偏振、旋光。机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝11.3光的偏振物理教研室陈亮自然光偏振光自然光：一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫自然光。

自然光以两互相垂直的、互为独立的、振幅相等的光振动表示,并各具有一半的振动能量。符号表示注意各光矢量间无固定的相位关系。

二互相垂直方向是任选的。物理教研室陈亮完全偏振光（线偏振光）：符号表示部分偏振光：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光。符号表示光振动只沿某一固定方向的光。振动面物理教研室陈亮

起偏偏振片起偏与检偏

二向色性:某些物质能吸收某一方向的光振动,而只让与这个方向垂直的光振动通过。偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。偏振化方向：偏振片中能让光振动通过的某一特定方向。偏振化方向起偏器物理教研室陈亮检偏器

检偏起偏器物理教研室陈亮马吕斯定律NM检偏器起偏器NM物理教研室陈亮例4有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器.当它们偏振化方向间的夹角为时,一束单色自然光穿过它们,出射光强为;当它们偏振化方向间的夹角为时,另一束单色自然光穿过它们,出射光强为,且.求两束单色自然光的强度之比.解：设两束单色自然光的强度分别为和.

经过起偏器后光强分别为和.经过检偏器后物理教研室陈亮立体电影原理物理教研室陈亮物理教研室陈亮物理教研室陈亮旋光现象振动面发生旋转迎着出射光观察：右旋：顺时针

左旋：逆时针对旋光物质：φ=αdd：单位为分米α：旋光率对旋光溶液：φ=cdc:浓度单位为克/厘米3

：比旋率（度）

与物质性质、光波波长及溶液温度有关旋光计物理教研室陈亮11.4光的吸收朗伯定律α：吸收系数朗伯-比尔定律对溶液：物理教研室陈亮

令透射比吸收度消光系数

比色计分光光度计光谱分析

物理教研室陈亮干涉：杨氏双缝干涉

薄膜干涉、半波损失、光程衍射：夫琅和费单缝衍射光栅公式、半波带、缺级、色散偏振：马吕斯定律、自然光、偏振光旋光：左旋、右旋、比旋率吸收：朗伯-比尔定律、吸收度本章小结

物理教研室陈亮11-2、11-11作业物理教研室陈亮EHC电磁波物理教研室陈亮400——450——500——550——600——650——760nm紫蓝绿黄橙红可见光谱物理教研室陈亮条纹位置与波长的关系：物理教研室陈亮光强分布图物理教研室陈亮圆孔衍射单缝衍射*光的衍射现象*物理教研室陈亮菲涅尔衍射和夫琅和费衍射夫琅和费衍射光源、屏与缝相距无限远缝在实验中实现夫琅和费衍射菲涅尔衍射缝

光源、屏与缝相距有限远物理教研室陈亮单缝衍射各级条纹亮度物理教研室陈亮入射光为白光时，不同，不同，按波长分开形成彩色光谱.一级光谱二级光谱三级光谱白光的衍射光谱称为色散现象物理教研室陈亮

光谱分析

由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所