大学物理-波动光学总结

第14章总结电磁波的特性.能量电磁波是横波.横波具有偏振性；电场强度E和磁场强度H之间的关系：电磁波的波速：在真空中等于光速：电磁波的能量：大小：光强：光的干涉1.相干光的条件：频率相同.相位差恒定.光矢量振动方向平行获得相干光的方法分波阵面法：双缝干涉类型（杨氏.洛埃镜）分振幅法：薄膜干涉类型2.干涉明暗条纹的条件1）基本概念光程：nr(r为几何路程)光程差：б=n2r2-n1r1相位差：△φ=2πδ/λ（λ为真空中对应频率的波长）b)相位跃变：光从光疏介质（n1）入射到光密介质（n2）时，反射光出现相位跃变π，相当于出现了半个波长的光程差，常称半波损失。（计算光程差时加上λ/2的光程）2）干涉明暗条纹的条件其中正、负号及k的数值根据具体干涉装置来定，k并非都从零开始。3.双缝干涉干涉明、暗条纹条件：明、暗中心位置：x明=±kDλ/dk=0中央明纹，k=±1第一级x暗=±（2k+1）Dλ/2dk=0第一级暗纹，k=1第二级条纹间距：Δx=xk+1-xk=Dλ/d应用：求λ.d.D.Δx.x;介质膜厚度n;分析条纹变化洛埃镜：4.波膜干涉以薄膜上反射光干涉为例；说明其步骤：找出相干的两束光确定干涉发生的地点计算光程差：干涉明、暗条纹条件：式中光程差取正值，根据具体干涉装置来求光程差，半波损失亦根据具体情况具体分析。5.劈尖平行光垂直入射，其明、暗纹的条件为：空气劈尖棱边处d=0为暗纹。相邻明（暗）所在处的厚度差：Δd=dk+1-dk=λ/2n条纹间距：a=λ/2nsinθ≈λ/2nθ细丝直径：D=Lλ/2na干涉条纹：平行于棱边的明暗相间的等间距直条纹。应用：条纹整体移动，疏密变化情况；检测凸起与凹下（右：凸；左：凹）；求玻璃折射率。条纹间距a，Δd等。6.牛顿环平行光垂直入射：明、暗环半径：干涉图样：以接触点为中心（暗斑）的同心圆环应用：求7.迈克耳逊干涉仪：M1移动的距离：Δd=Nλ/2（N为冒出或陷入的干涉条纹数目）插入介质片的厚度：t=光的衍射1.惠更斯—菲涅耳原理：从同一波阵面上各点出发的子波经传播而在空间某点相遇时，各子波间也可以互相叠加而产生干涉现象。2.单缝衍射：半波带法分析夫琅禾费衍射：明、暗条纹位置：x暗=f*tanφ=f*φ=f*kλ/ak=1.2.3……x明=f*（2k+1）λ/2ak=1.2.3……中央明纹宽度和其他明纹宽度：半角宽度：sinφ≈φ=kλ/a=λ/a线宽度：l0=2x暗1=2fλ/a其它明纹线宽度：l=x暗k+1-x暗k=fλ/a应用：求l0.l.x明.x暗.λ等；分析条纹变化情况。3.圆孔衍射：最小衍射角：θ=1.22λ/D=d/l分辨率=1/θ=D/1.22λ4.衍射光栅：单缝衍射和多缝干涉的综合结果光栅衍射应满足的条件：明纹：（a+b）sinφ=±kλk=0.1.2……明纹衍射角：sinφ=kλ/(a+b)明纹位置：x明≈f*kλ/(a+b)相邻明纹间角距离为：sinφk+1-sinφk=λ/(a+b)明纹间距：Δx=fλ/(a+b)暗纹条件为：※各级明纹角宽度δφ=2λ/NdN(a+b)sinφ=±mλ(m为λ等于N整数倍的整数)M=1,2,……,(N-1),(N+1),……相邻明纹间有N-1个暗纹，N-2个次级大谱线缺级：k=k’(a+b)/a光的偏振1、基本概念（1）自然光，线偏振光，部分偏振光在于光的传播方向垂直的平面内，光矢量的振幅沿各个方向均等的光为自然光；只在某一固定方向有光矢量振动的光为线偏振光；介于两者之间的为部分偏振光。（2）起偏.检偏.偏振化方向偏振化方向：平行于偏振化方向的光振动能通过自然光通过偏振片后强度为1/2I0检偏:旋转偏振片过程中，光强发生变化，且可有消光现象。（3）寻常光和非常光双折射现象：一束光线进入各向异性的晶体后分解为两束折射光的现象；o光：在入射面内遵循折射定律，在晶体内各方向上的传播速度相同；e光：不在入射面内，不遵循折射定律，其速度随传播方向发生变化。（4）光轴:在双折射晶体内有一确定方向，光沿着一方向传播时，寻常光和非常光传播速度（或折射率）相同，不产生双折射现象。2．基本定律1）马吕斯定律：强度为I0的偏振光通过检偏器后的强