大学物理光学复习资料

1、总复习,Review,主 要 内 容,一、光的干涉 二、光的衍射 三、几何光学 四、光学仪器 五、光的偏振 六、光的吸收、散射和色散 七、光的量子性 八、现代光学基础,一、光的干涉,1. 基本概念 光的电磁理论 光是某一波段的电磁波， 其速度就是电磁波的传播速度；可见光在电磁波谱中只占很小的一部分，波长在 390 760 nm 的狭窄范围以内。 相干条件 频率相同、振动方向相同、相位差恒定。 干涉的分类 分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉。, 杨氏双缝 相位差： 光程差： d 光强分布： + 极值条件： 条纹：, 薄膜干涉 光程差： 等倾： 等厚：, 迈氏干涉仪 原理：分振幅法薄膜干涉 装置

2、： 干涉条件： （n1 =n2 = 1 i1 =i2 = 2 且没有额外光程差） 基本公式： 或者,5. 劈尖 6. 牛顿环,二、光的衍射,1. 基本概念 衍射定义 光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。 衍射条件 障碍物的线度和光的波长可以比拟 衍射的分类 a. 菲涅耳衍射：近场、求和、点光源。 b. 夫琅禾费衍射：远场、积分、平行光。, 菲涅尔衍射： 半波带理论： 圆孔衍射： ，平行光 ： 圆屏衍射： k 不大时， ，几何中心永远有光； k 很大时， ，直线传播。 波带片： 奇数 偶数,3. 夫琅禾费衍射： 单缝衍射： 合振幅： 光强分布： 中央最大值

3、： 极小值： 次最大：,，,角宽度： 线宽度： 圆孔衍射： 光强分布： ， ：一阶贝塞尔函数。 爱里斑半角宽度：, 平面透射光栅 强度分布： 单缝衍射因子 缝间干涉因子 主最大位置： 最小值位置： 两个主最大之间有N-1个最小值，由N-2个次最大。 单缝衍射因子为0时也出现最小值，,光栅方程： 垂直入射时： 谱线的半角宽度： 谱线的缺级： 5. X射线衍射 布拉格方程：,三、几何光学, 平面反射与折射： （平面反射镜） 象视深度 平板玻璃 全反射：临界角 光学纤维：数值孔径 空气中的光纤： 棱镜： 最小偏向角, 符号法则: 线段：右为正，左为负。 上为正，下为负。 角度：顺为正，逆为负。 图标

4、均为正。 单球面反射成像：, 单球面折射成像：, 薄透镜：,四、光学仪器,放大本领： 放大镜： 显微镜： 物镜的横向放大率目镜的放大本领 望远镜：,3. 分辨本领： 人眼： 显微镜： 望远镜：,棱镜光谱仪： 光栅光谱仪：,五、光的偏振, 五种偏振态 自然光： 透过理想偏振片后，光强变为原来的一半。 线偏振光： 部分偏振光： 圆偏振光： 椭圆偏振光：, 马吕斯定律 o光和e光 波片, 偏振光的检验 偏 振 片,六、光的吸收、散射和色散,1.光的吸收： 朗伯定律， 比尔定律。 2.光的散射： 瑞利定律 （ 天空、太阳、白云） 3.光的色散：, 光电效应,爱因斯坦的光子假设（1905） 光在传播过程

5、中具有波动的特性，而在光和物质相互作用的过程中，光能量是集中在一些叫光量子（光子）的粒子上。产生光电效应的光是光子流，单个光子的能量与频率成正比，即 Eh 。 爱因斯坦光电效应方程：,七、光的量子性,光子的质量和动量：,八、现代光学基础,1.原子发光机理 玻尔的氢原子模型 ：,原子发光机理：,2. 激 光,定义： 由激光器产生的，波长在1mm以下的相干电磁辐射，它由物质的粒子受激发射放大产生，具有良好的单色性、相干性和方向性。 含义： 光受激辐射放大。“激光”“Laser”“Lihgt amplification by stimulated emission of radiation”. 原理： 通过辐射的受激发射而实现光放大。,特点： 单色性佳： 频宽： 自然线宽： 多普勒宽度： 谱线宽度： 相干性强： 相干长度：lH = c tH 。 迈克耳孙干涉仪光的时间相干性； 杨氏实验光源的空间相干性。 方向性好：发散角小亮度高、照度大。,种类：,亦可按激光器工作方式、激励方式及谐振腔 等分。 总之，不管怎样分，每一类都包括许多激光器。,按激光器工作物质性质分,考试安排,1.时间：元月 2.地点： 3.形式：闭卷监考、主考、巡考 4.内容：