15光學(xué)復(fù)習(xí)講解

1光學(xué)復(fù)習(xí)2§14-6邁克耳遜干涉儀§14-4薄膜干涉§14-3光程和光程差§14-2楊氏雙縫干涉試驗(yàn)§14-1光源光的相干性§14-5劈尖牛頓環(huán)第十四章光的干涉3原子發(fā)出的有限長波列。波列波列長L=c一.光的相干性一般光源發(fā)出的光是由構(gòu)成光源的大量原子或分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更時(shí)發(fā)出的。§14–1光源光的相干性獲得相干光的兩種方法：

分波陣面法

分振幅法123S*S1S24

光強(qiáng)分布：干涉項(xiàng)

相干條件振動(dòng)方向相同；頻率相同；相位差恒定。相長相消相長相消5

初相相同的兩相干波疊加后加強(qiáng)與減弱的條件為：明條紋暗條紋§14-2

楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)P·r1r2xxDOS1S2MBd波程差計(jì)算條紋間距加強(qiáng)減弱6一.光在介質(zhì)中的波長二.光程、光程差折射率與幾何路程的乘積nr

稱為光程。兩相干光波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，光程差δ=n2

r2-

n1

r1三.薄透鏡的一個(gè)性質(zhì)志向的薄透鏡不會(huì)引起附加光程差?！?4-3

光程和光程差7一.平行平面薄膜產(chǎn)生的干涉123ABC面光源薄膜透鏡Nr

一厚度為e的平行平面薄膜，折射率為n，置于折射率為n’的介質(zhì)中。從面光源S發(fā)出光線1，以入射角i入射§14-4

薄膜干涉

光線2和光線3的光程差為:8當(dāng)光垂直入射，即i=0，

P點(diǎn)出現(xiàn)明暗紋的條件為?留意這一項(xiàng)二.等傾干涉條紋k9增透膜——利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉條件來削減反射，從而使透射增加。增反膜——利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿足相長干涉，使反射光因干涉而加強(qiáng)。（平行平面薄膜干涉的應(yīng)用）三.增透膜和增反膜10一.劈尖（劈形膜）產(chǎn)生的干涉2C1空氣：§14-5

劈尖牛頓環(huán)在厚度e

處出現(xiàn)明、暗紋的條件為對(duì)應(yīng)于各級(jí)明、暗紋的厚度分別為11設(shè)l表示兩相鄰的明紋或暗紋之間距離，為劈尖夾角，依據(jù)有如下關(guān)系式lθekek+1nek+1-ek兩相鄰明紋間距兩相鄰明紋處劈尖厚度差λ/2n對(duì)于空氣：n≈1，厚度差為λ/2得到兩相鄰明條紋之間的距離為12明環(huán)暗環(huán)明環(huán)暗環(huán)或

設(shè)薄膜折射率為n

，則在有半波損失時(shí)的光程差erRCO二.牛頓環(huán)13平移距離d與條紋移動(dòng)數(shù)N的關(guān)系滿足：M122'11'S半透半反膜M2M1G1G2E§14-6

邁克爾遜干涉儀一、邁克爾遜干涉儀相干長度二、光源的非單色性對(duì)干涉條紋的影響

（光場(chǎng)的時(shí)間相干性）14§15-5晶體對(duì)X-射線的衍射§15-4圓孔衍射光學(xué)儀器的辨別本事§15-3光柵衍射§15-2單縫夫瑯禾費(fèi)衍射§15-1光的衍射現(xiàn)象惠更斯—菲涅耳原理第十五章光的衍射15一.光的衍射現(xiàn)象§15-1

光的衍射現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理

菲涅耳衍射光源和光屏或者兩者之一離障礙物的距離為有限遠(yuǎn)時(shí)產(chǎn)生的衍射。二.菲涅耳衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射

夫瑯禾費(fèi)衍射光源和屏離障礙物的距離均為無限遠(yuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的衍射。三.惠更斯—菲涅耳原理

惠更斯原理----波在媒質(zhì)中傳播到的各點(diǎn)，都可看成新的子波源。菲涅耳原理----波傳播到某一點(diǎn)的光強(qiáng)為各個(gè)子波在視察點(diǎn)的干涉疊加。16屏幕I

裝置:S透鏡L1透鏡L2a單縫光源屏f1f2一.單縫衍射裝置及衍射圖樣§15-2

單縫夫瑯禾費(fèi)衍射Isin017二.菲涅耳半波帶法分析單縫衍射條紋分布規(guī)律明暗紋條件：中央明紋中心各級(jí)明紋中心暗紋注意：兩第一級(jí)暗紋的間距為中心明紋寬度，其半角寬度為中央明紋的線寬度為

其它明紋寬度18abd刻痕，遮光未刻，縫透光透射光柵:刻痕玻璃光柵常數(shù):

由大量等寬、等間距的平行狹縫所構(gòu)成的光學(xué)元件稱為光柵。一.光柵§15-3

光柵衍射lN條19光屏光柵衍射角狹縫光源望遠(yuǎn)鏡平行光管衍射光柵實(shí)驗(yàn)裝置狹縫處形成縫光源光柵衍射圖樣紅光白光二.光柵的衍射圖樣20

兩相鄰縫對(duì)應(yīng)點(diǎn)發(fā)出的沿角方向的平行光經(jīng)透鏡后會(huì)聚于一點(diǎn)，光程差為三.衍射光柵產(chǎn)生明紋的條件a+bφ(a+b)sin隨意兩縫上對(duì)應(yīng)點(diǎn)發(fā)出的光線到該點(diǎn)光程差是入射波長的整數(shù)倍，相互加強(qiáng)，形成明條紋，此處光強(qiáng)有最大值，稱為主最大。當(dāng)滿足條件光柵方程21

缺級(jí)現(xiàn)象：假如的值滿足光柵方程的明紋條件，又滿足單縫衍射的暗紋條件，該明紋將不出現(xiàn)，這一現(xiàn)象稱為缺級(jí)，即所缺級(jí)的級(jí)次

k為光柵方程的明紋條件單縫衍射的暗紋條件(為整數(shù)比)

當(dāng)22斜入射時(shí)的光柵方程明紋條件：該側(cè)條紋級(jí)次增加該側(cè)條紋級(jí)次減少23艾里斑所對(duì)應(yīng)的角半徑1滿足相對(duì)光強(qiáng)曲線sin1I/I00艾里斑θ艾里斑的半徑為d是圓孔直徑一.圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射§15-4

光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)24最小分辨角分辨本領(lǐng)在恰能辨別時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)光源在透鏡前所張的角度，稱為最小辨別角0，等于愛里斑的半角寬度。最小分辨角的倒數(shù)稱為光學(xué)儀器的分辨率（分辨本領(lǐng)）s1s200d**二.光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)25一、X射線其特點(diǎn)是：1.在電磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；2.穿透力強(qiáng)；3.波長較短的電磁波，為0.001nm~10nm。AK高壓1895年倫琴發(fā)覺，高速電子撞擊某些固體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見的射線，這就是X射線或倫琴射線?！?5-5

晶體對(duì)X-射線的衍射26反射加強(qiáng)的條件：布拉格公式晶格常數(shù)

ddddsin12晶面ACB掠射角與x射線衍射相類似，在顯示實(shí)物粒子射線束的波動(dòng)性試驗(yàn)中，也接受布拉格方法來論證有關(guān)現(xiàn)象。二、布拉格公式27第十六章光的偏振16－1自然光和偏振光16－2起偏和檢偏馬呂斯定律16－3反射和折射時(shí)間的偏振16－4光的雙折射*16－5偏振光的干涉*16－6人為雙折射現(xiàn)象和旋光現(xiàn)象281、自然光

各個(gè)方向上光振動(dòng)振幅相同的光，稱為自然光。????????????16-1自然光和偏振光2、線偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方向始終不變，只沿一個(gè)固定方向振動(dòng)。3、部分偏振光········

光波中不同方向上的光振動(dòng)振幅不等,介于自然光和線偏振光之間。

29馬呂斯定律強(qiáng)度為

的偏振光，通過檢偏器后，透射光的強(qiáng)度為：

I=I1cos2α其中α為檢偏器的偏振化方向與入射偏振光的偏振化方向之間的夾角。AI

特殊提起留意：上式中的I1是偏振光的強(qiáng)度，不要理解成自然光的強(qiáng)度。16-2

起偏和檢偏馬呂斯定律30

反射光的偏振化程度和入射角有關(guān)，當(dāng)入射角等于某一特定值i0且滿足這時(shí)反射光成為線偏振光。布儒斯特定律起偏振角、布儒斯特角自然光線偏振光部分偏振光(垂直于入射面)16－3反射光和折射光的偏振31反射光與折射光的性質(zhì)小結(jié)i=i0時(shí)i≠i0

時(shí)，反射光、折射光都是部分偏振光。反射光中垂直于入射面的成分較多。①為完全偏振光，振動(dòng)面與入射面垂直；②反射光線與折射光線垂直；③反射光線只占入射光垂直振動(dòng)的一小部分。反射光折射光①為不完全偏振光（部分偏振光）；②含入射光中全部平行振動(dòng)和部分垂直振動(dòng)；③要變成完全偏振光，用玻璃堆。32當(dāng)一束光折射進(jìn)入各向異性的媒質(zhì)（如方解石晶體）時(shí)，分裂為兩束光線，這樣的現(xiàn)象稱為雙折射現(xiàn)象。所分裂的兩束光線，其中一束遵從正常的折射定律（n是常量），稱之為尋常光，用o表示，簡稱o光。另外一束不遵從正常的折射定律（n不是常量，與入射角有關(guān)），稱之為特殊光，用e表示，簡稱e光。經(jīng)發(fā)覺：尋常光（o光）和特殊光（e光）都是線偏振光o光的振動(dòng)方向垂直于其主平面；e光的振動(dòng)方向包含在其主平面內(nèi)。