大学物理学习课件-2波动光学总复习

1、光的干涉,光的衍射,光的偏振,光 是 电 磁 波,杨氏双缝干涉,薄 膜 干 涉,迈克尔逊干涉仪,劈 尖,单 缝 衍 射,圆 孔 衍 射,衍 射 光 栅,X 射 线 的 衍 射,光学仪器分辨率,3种偏振态 （起偏与检偏）,马 吕 斯 定 律,布 儒 斯 特 定 律,双 折 射 现 象,一 光的干涉,1. 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变.,2. 能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置.,3. 了解迈克耳孙干涉仪的工作原理.,教学基本要求,基本知识点-光的干涉,（：光在真空中的波长）,例1 在相同的时间内，一束波长为 的单色光在空气中和在玻璃中 A

2、) 传播的路程相等，走过的光程相等. B) 传播的路程相等，走过的光程不相等. C) 传播的路程不相等，走过的光程相等. D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等,（：光在真空中的波长）,C,1. （2）半波损失,光从光疏媒质（n1）进入光密媒质（n2）；,基本知识点-光的干涉,2. 杨氏双缝干涉:,平行，等间距，等亮度的条纹,基本知识点-光的干涉,2. 杨氏双缝干涉:,减弱,条纹间距,平行，等间距，等亮度的条纹,例：11.1,例（2）：,如图所示两缝分别被折射率n1=1.4，n2=1.7的同样厚度d的薄玻璃片遮盖，用单色光480nm照射时，由于盖上玻璃片使原来的干涉条纹中第五级亮纹移至中央亮

3、纹所在处，求（1）干涉条纹向何方向移动；（2）玻璃片的厚度d为多少？,例（2）：,如图所示两缝分别被折射率n1=1.4，n2=1.7的同样厚度d的薄玻璃片遮盖，用单色光480nm照射时，由于盖上玻璃片使原来的干涉条纹中第五级亮纹移至中央亮纹所在处，求（1）干涉条纹向何方向移动；（2）玻璃片的厚度d为多少？,例（2）：,如图所示两缝分别被折射率n1=1.4，n2=1.7的同样厚度d的薄玻璃片遮盖，用单色光480nm照射时，由于盖上玻璃片使原来的干涉条纹中第五级亮纹移至中央亮纹所在处，求（1）干涉条纹向何方向移动；（2）玻璃片的厚度d为多少？,中央明纹下移,=0,跟踪中央明纹,例（2）：,如图所示

4、两缝分别被折射率n1=1.4，n2=1.7的同样厚度d的薄玻璃片遮盖，用单色光480nm照射时，由于盖上玻璃片使原来的干涉条纹中第五级亮纹移至中央亮纹所在处，求（1）干涉条纹向何方向移动；（2）玻璃片的厚度d为多少？,基本知识点-光的干涉,2. 薄膜干涉,反射光的光程差,根据具体情况而定,加 强,减 弱,应用：增透膜，增反膜,例：11.2,例3 一束波长为 的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为?,反射光的光程差,根据具体情况而定,加 强,减 弱,应用：增透膜，增反膜,例：11.2,例（4）：,以白光垂直照射到空气中的厚度

5、为380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率为1.33，试分析肥皂水膜的正面和背面呈现什么颜色？,缺级,红色,紫色,例（4）：,以白光垂直照射到空气中的厚度为380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率为1.33，试分析肥皂水膜的正面和背面呈现什么颜色？,缺级,红色,紫色,（2）反面：,例（4）：,以白光垂直照射到空气中的厚度为380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率为1.33，试分析肥皂水膜的正面和背面呈现什么颜色？,缺级,（2）反面：,绿色,基本知识点-光的干涉,2（1）劈 尖,b,：平行于底边，等间距的直条纹,例：11.3,基本知识点-光的干涉,2（2）牛顿环,明环半径,暗环半径,同心圆环，愈向外： 愈密

6、集，级次越高,例5 若把平凸透镜和平玻璃（折射率为1.5）制成的牛顿环装置 搬进水中（折射率为1.33），则干涉条纹 A 中心暗环变成明环 B 间距变疏 C 间距变密 D 间距不变,2（2）牛顿环,暗环半径,基本知识点-光的干涉,2（3）迈克耳孙干涉仪,例6 用迈克尔逊干涉仪测光的波长，当动臂反射镜移动距离为d=0.612mm时，观察到干涉条纹移动过N=2448条，则光波波长为？,例7 在迈克耳孙干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长 ，则薄膜的厚度是？,1. 理解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条

7、纹分布的影响.,2. 理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响.,3. 了解衍射对光学仪器分辨率的影响.,4. 了解x射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义.,二 光的衍射,教学基本要求,基本知识点-光的衍射,1. 单缝衍射,干涉相消（暗纹）,干涉加强（明纹）,（ 个半波带）,中央明纹中心,基本知识点-光的衍射,1. 单缝衍射,：中央明纹最亮，最宽，是其他明纹宽度的两倍。,1,中央明纹角宽度,干涉相消（暗纹）,干涉加强（明纹）,中央明纹中心,例：11.4,基本知识点-光的衍射,1. 单缝衍射,：中央明纹最亮，最宽，是其他明纹宽度的两倍。,1,中

8、央明纹角宽度,讨论：,（1）单缝宽度变化，单缝，透镜上下移动对衍射图样的影响。,（2）单色光斜入射，白光入射，衍射图样分布。,例8 一单缝的宽度a=0.4mm,以波长589.3nm的单色光垂直照射，设透镜的焦距为1m，屏在透镜的焦平面上，求（1）中央衍射明条纹的线宽度。（2）第二级明条纹和第二级暗条纹分别距中央明纹中心的距离。,干涉相消（暗纹）,干涉加强（明纹）,中央明纹中心,基本知识点-光的衍射,2. 光栅衍射,讨论：,（1）单缝宽度变化，单缝，透镜上下移动对衍射图样的影响。,（2）单色光斜入射，白光入射，衍射图样分布。,光栅常数,d,a,b,（1）主极大角位置：,（2）缺级,基本知识点-光

9、的衍射,2. 光栅衍射,光栅常数,d,a,b,（1）主极大角位置：,（2）缺级,（3）中央明带内的条纹数,（4） 斜入射时的光栅方程：,细窄、明亮的条纹,例：11.5,例9 一束具有两种波长 和 的平行光垂直入射在一光 栅上，测得波长 的第三极主极大衍射角和 的第四级 主极大衍射角均为 。已知 。试求： （1） 光栅常量； （2）波长 。,例（10）：,一双缝缝距d=0.40mm，两缝宽度都是a=0.08mm，用波长480nm的平行光垂直照射双缝，在双缝后放一焦距为f=2.0m的透镜，求（1）在焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距为多少？ （2）在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目。,例（

10、10）：,一双缝缝距d=0.40mm，两缝宽度都是a=0.08mm，用波长480nm的平行光垂直照射双缝，在双缝后放一焦距为f=2.0m的透镜，求（1）在焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距为多少？ （2）在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目。,（2）,中央明带内,缺级,共,9条亮纹,基本知识点-光的衍射,3. 光学仪器的分辨本领,（两光点刚好能分辨）,例11 在离地球 的航天飞船上，航天员用一直径为 D=0.2m的望远镜观察地面，求他所能分辨地球表面上的最、 小距离。（设人眼感光最灵敏的光波长为550nm）,基本知识点-光的衍射,4. X射线的衍射,- 布拉格公式,k=0，1，2,反射光加强条件：,1. 理解自然光与偏振光的区别; 2. 理解布儒斯特定律和马吕斯定律; 3. 了解双折射现象 ; 4. 了解线偏振光的获得方法和检验方法 .,三光的偏振,教学基本要求,基本知识点-光的偏振,(2)线偏振光的起偏与检偏,自然光,部分偏振光,基本知识点-光的偏振,2.马吕斯定律,3.布儒斯特定律,反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，折射光为部分偏振光