大學(xué)物理課件-波動光學(xué)

波動光學(xué)物理教研室陳亮波動光學(xué)物理教研室陳亮1楊氏雙縫干涉、薄膜干涉夫瑯和費單縫衍射、光柵衍射偏振、旋光半波損失、光程、自然光、偏振光本章要點物理教研室陳亮楊氏雙縫干涉、薄膜干涉本章要點物理教研室陳亮2

11.1光的干涉

光是一種電磁波平面電磁波方程可見光的范圍

光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼視覺和底片感光上起主要作用.電磁波是橫波物理教研室陳亮11.1光的干涉平面電磁波方程可見光的范圍光矢3P21

相干光普通光源發(fā)光特點：1、原子發(fā)光是斷續(xù)的2、振動方向不同3、振動頻率不同普通光源的發(fā)光機(jī)制原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射物理教研室陳亮P21相干光普通光源發(fā)光特點：普通光源的發(fā)光機(jī)制原子4p楊氏雙縫干涉實驗物理教研室陳亮p楊氏雙縫干涉實驗物理教研室陳亮5暗紋明紋明暗條紋的位置條紋位置與波長的關(guān)系：物理教研室陳亮暗紋明紋明暗條紋的位置條紋位置與波長的關(guān)系：物理教研室6條紋間距（寬度）：單色光各級明、暗條紋寬度相同，不同波長的光條紋寬度不同。條紋亮度：各級明條紋亮度相同。物理教研室陳亮條紋間距（寬度）：單色光各級明、暗條紋寬度相同，條紋亮度：各7洛埃鏡實驗PML半波損失：光從光疏媒質(zhì)（n較?。┥湎蚬饷苊劫|(zhì)（n較大）時，反射光的相位較之入射光的相位躍變了，相當(dāng)于反射光與入射光之間附加了半個波長的波程差，稱為半波損失。折射光沒有半波損失。物理教研室陳亮洛埃鏡實驗PML半波損失：光從光疏媒質(zhì)（n較?。┥湎蚬饷苊?光程同一束光在不同的介質(zhì)中頻率不變。物理教研室陳亮光程同一束光在不同的介質(zhì)中頻率不變。物理教研室陳亮9光程：nr光程差：δ=n2r2-n1r1本質(zhì)：把光在媒質(zhì)中的傳播折算成在真空中的傳播。相干光產(chǎn)生明、暗條紋的條件：例1：例11-1物理教研室陳亮光程：nr例1：例11-1物理教研室陳亮10薄膜干涉當(dāng)時

考慮半波損失時，附加光程差取均可，符號不同，取值不同，對問題實質(zhì)無影響.注意物理教研室陳亮薄膜干涉當(dāng)時考慮半波損失11例2：例11-2增透膜

23玻璃物理教研室陳亮例2：例11-2增透膜1211.2光的衍射衍射現(xiàn)象：只有當(dāng)波長與障礙物的線度可比擬時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。惠更斯-菲涅爾原理子波干涉夫瑯和費單縫衍射：光源、單縫、屏幕距離無窮遠(yuǎn)縫寬a、波長λ、焦距f、衍射角φ物理教研室陳亮11.2光的衍射物理教研室陳亮13衍射角對稱軸上為中央明條紋P點的干涉結(jié)果由A、B的光程差BC=aSinφ決定物理教研室陳亮衍射角對稱軸上為中央明條紋物理教研室陳亮14AB分割為兩個半波帶：半波帶法半波帶：BC上半個波長在AB上對應(yīng)的部分。AB分割為三個半波帶：剩下一個半波帶無法抵消，所以P點為明條紋。對應(yīng)點的光程差為λ/2，所以互相抵消，P點為暗條紋。物理教研室陳亮AB分割為兩個半波帶：半波帶法半波帶：BC上半個波長AB分15單縫衍射明、暗條紋的條件：各級明條紋亮度物理教研室陳亮單縫衍射明、暗條紋的條件：各級明條紋亮度物理教研室陳亮16光柵衍射由許多等寬度、等距離的狹縫排列起來形成的光學(xué)元件.衍射角物理教研室陳亮光柵衍射由許多等寬度、等距離的狹縫排列起來形成的光學(xué)元件.17狹縫寬度：a刻痕寬度：b光柵常數(shù)：d=a+b光柵衍射=單縫衍涉+多縫干涉光柵公式（明條紋）（a+b）Sinφ=±kλ(k=0，1，2，3…)缺級現(xiàn)象

單縫衍射為暗條紋時，即aSinφ=±k’λ時，干涉出現(xiàn)缺級。

即（a+b）/a為整數(shù)時，發(fā)生缺級。光柵衍射光譜例3：例11-4物理教研室陳亮狹縫寬度：a刻痕寬度：b物理教研室陳亮18光的波動性干涉、衍射。光波是橫波偏振、旋光。機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別機(jī)械波穿過狹縫11.3光的偏振物理教研室陳亮光的波動性干涉、衍射。機(jī)械橫波與縱19自然光偏振光自然光：一般光源發(fā)出的光中，包含著各個方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（軸對稱）這樣的光叫自然光。

自然光以兩互相垂直的、互為獨立的、振幅相等的光振動表示,并各具有一半的振動能量。符號表示注意各光矢量間無固定的相位關(guān)系。

二互相垂直方向是任選的。物理教研室陳亮自然光偏振光自然光：一般光源發(fā)出的光中，包含著各個方向20完全偏振光（線偏振光）：符號表示部分偏振光：某一方向的光振動比與之垂直方向上的光振動占優(yōu)勢的光為部分偏振光。符號表示光振動只沿某一固定方向的光。振動面物理教研室陳亮完全偏振光（線偏振光）：符號表示部分偏振光：某一方向的光振21

起偏偏振片起偏與檢偏

二向色性:某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動,而只讓與這個方向垂直的光振動通過。偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。偏振化方向：偏振片中能讓光振動通過的某一特定方向。偏振化方向起偏器物理教研室陳亮起偏偏振片起偏與檢偏二向色性:某些物質(zhì)能吸收某22檢偏器

檢偏起偏器物理教研室陳亮檢偏器檢偏起偏器物理教研室陳亮23馬呂斯定律NM檢偏器起偏器NM物理教研室陳亮馬呂斯定律NM檢偏器起偏器NM物理教研室陳亮24例4有兩個偏振片,一個用作起偏器,一個用作檢偏器.當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為時,一束單色自然光穿過它們,出射光強(qiáng)為;當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為時,另一束單色自然光穿過它們,出射光強(qiáng)為,且.求兩束單色自然光的強(qiáng)度之比.解：設(shè)兩束單色自然光的強(qiáng)度分別為和.

經(jīng)過起偏器后光強(qiáng)分別為和.經(jīng)過檢偏器后物理教研室陳亮例4有兩個偏振片,一個用作起偏器,一個用作檢偏器.25立體電影原理物理教研室陳亮立體電影原理物理教研室陳亮26物理教研室陳亮物理教研室陳亮27物理教研室陳亮物理教研室陳亮28旋光現(xiàn)象振動面發(fā)生旋轉(zhuǎn)迎著出射光觀察：右旋：順時針

左旋：逆時針對旋光物質(zhì)：φ=αdd：單位為分米α：旋光率對旋光溶液：φ=cdc:濃度單位為克/厘米3

：比旋率（度）

與物質(zhì)性質(zhì)、光波波長及溶液溫度有關(guān)旋光計物理教研室陳亮旋光現(xiàn)象物理教研室陳亮2911.4光的吸收朗伯定律α：吸收系數(shù)朗伯-比爾定律對溶液：物理教研室陳亮11.4光的吸收物理教研室陳亮30

令透射比吸收度消光系數(shù)

比色計分光光度計光譜分析

物理教研室陳亮

令透射比物理教研室陳亮31干涉：楊氏雙縫干涉

薄膜干涉、半波損失、光程衍射：夫瑯和費單縫衍射光柵公式、半波帶、缺級、色散偏振：馬呂斯定律、自然光、偏振光旋光：左旋、右旋、比旋率吸收：朗伯-比爾定律、吸收度本章小結(jié)

物理教研室陳亮干涉：楊氏雙縫干涉本章小結(jié)物理教研室陳亮3211-2、11-11

作業(yè)物理教研室陳亮11-2、11-11作業(yè)物理教研室陳亮33EHC電磁波物理教研室陳亮EHC電磁波物理教研室陳亮34400——450——500——550——600——650——760nm紫藍(lán)綠黃橙紅可見光譜物理教研室陳亮400——450——500——550——600——650——35條紋位置與波長的關(guān)系：物理教研室陳亮條紋位置與波長的關(guān)系：物理教研室陳亮36光強(qiáng)分布圖物理教研室陳亮光強(qiáng)分布圖物理教研室陳亮37圓孔衍射單縫衍射*光的衍射現(xiàn)象*物理教研室陳亮圓孔衍射單縫衍射*光的衍射現(xiàn)象*物理教研室陳亮38菲涅爾衍射和夫瑯和費衍射夫瑯和費衍射光源、屏與縫相距無限遠(yuǎn)縫在實驗中實現(xiàn)夫瑯和費衍射菲涅爾衍射縫

光源、屏與縫相距有限遠(yuǎn)物理教研室陳亮菲涅爾衍射和夫瑯和費衍射夫瑯和費衍射光源、屏與縫39單縫衍射各級條紋亮度物理教研室陳亮單縫衍射各級條紋亮度物理教研室陳亮40入射光為白光時，不同，不同，按波長分開形成彩色光譜.一級光譜二級光譜三級光譜白光的衍射光譜稱為色散現(xiàn)象物理教研室陳亮入射光為白光時，不同，不同，按波長分開形成彩色光譜.一級41

光譜分析

由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光譜，所以由譜線的成分，可分析出發(fā)光物質(zhì)所含的元素或化合物；還可從譜線的強(qiáng)度定量分析出