光學(xué)習(xí)題-ppt課件

1、光光 學(xué)學(xué)光學(xué)光學(xué)幾何光學(xué)幾何光學(xué)物理光學(xué)物理光學(xué)現(xiàn)代光學(xué)現(xiàn)代光學(xué)動(dòng)搖光學(xué)動(dòng)搖光學(xué)量子光學(xué)量子光學(xué)光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振 非線性光學(xué)非線性光學(xué)激光光譜學(xué)激光光譜學(xué)信息光學(xué)信息光學(xué)全息術(shù)全息術(shù)光纖通訊光纖通訊集成光學(xué)集成光學(xué)統(tǒng)計(jì)光學(xué)統(tǒng)計(jì)光學(xué)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)光學(xué)相關(guān)獎(jiǎng)項(xiàng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)光學(xué)相關(guān)獎(jiǎng)項(xiàng) 1901 倫瑟倫瑟 德倫瑟射線德倫瑟射線 1902 荷蘭荷蘭 塞曼效應(yīng)塞曼效應(yīng) 1907 麥克爾遜麥克爾遜 美美 干涉儀干涉儀 1908 李譜曼李譜曼 法彩色照相關(guān)涉學(xué)法彩色照相關(guān)涉學(xué) 1914 勞厄勞厄 德晶體中德晶體中X射線衍射景象射線衍射景象 1915 布拉格英布拉格英X射線

2、在晶體中的研討射線在晶體中的研討 1917 英英 x射線標(biāo)示譜射線標(biāo)示譜 1919 斯塔克斯塔克 德極遂射線的多普勒效應(yīng)及電場下光譜線德極遂射線的多普勒效應(yīng)及電場下光譜線的分裂的分裂 1921 愛因斯坦德光電效應(yīng)愛因斯坦德光電效應(yīng) 1923 米利肯美國米利肯美國 根本電荷根本電荷 和光電效應(yīng)和光電效應(yīng) 1924 西格巴恩瑞典西格巴恩瑞典 x射線光譜學(xué)射線光譜學(xué) 1930 拉曼拉曼 印度印度 光散射光散射 1953 荷蘭澤爾尼克荷蘭澤爾尼克 相襯顯微鏡相襯顯微鏡 1966卡斯特勒法磁光共振卡斯特勒法磁光共振 1981瑞典和美國瑞典和美國 高分辨率儀器和激光光譜學(xué)高分辨率儀器和激光光譜學(xué) 2019

3、美法美法 朱利文朱利文 激光冷卻和捕獲原子激光冷卻和捕獲原子 2019 美美 玻色玻色-愛因斯坦凝聚實(shí)驗(yàn)愛因斯坦凝聚實(shí)驗(yàn) 2019 美德激光的精細(xì)光譜美德激光的精細(xì)光譜;光學(xué)相關(guān)的量子實(shí)際光學(xué)相關(guān)的量子實(shí)際 2021 (高錕，香港高錕，香港,美光纖通訊，半導(dǎo)體成像器件美光纖通訊，半導(dǎo)體成像器件 化學(xué)化學(xué)1985 X射線確定晶體構(gòu)造射線確定晶體構(gòu)造 2019 澤維爾美澤維爾美 激光觀測原子在分子中的運(yùn)動(dòng)激光觀測原子在分子中的運(yùn)動(dòng)2019年年 美裔科學(xué)家錢永健等美裔科學(xué)家錢永健等 研討綠色熒光蛋白研討綠色熒光蛋白 生理醫(yī)學(xué)生理醫(yī)學(xué)1903年，年，Niels Ryberg Finsen丹麥，利用光輻

4、丹麥，利用光輻射治療狼瘡射治療狼瘡 1911年，年，Allvar Gullstrand瑞典，關(guān)于眼睛屈瑞典，關(guān)于眼睛屈光學(xué)方面的研討光學(xué)方面的研討 1946年，赫爾曼年，赫爾曼約瑟夫約瑟夫繆勒繆勒Hermann Joseph Muller，美國，發(fā)現(xiàn)，美國，發(fā)現(xiàn)X射線誘導(dǎo)突變射線誘導(dǎo)突變 1979年，年，Allan M. Cormack美國，美國，Godfrey N. Hounsfield英國開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助的英國開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助的X射線斷層射線斷層成像儀成像儀 超強(qiáng)激光：超強(qiáng)激光：TW 每厘米每厘米1萬億伏的電場、萬億伏的電場、10億高斯磁場、億高斯磁場、10億億帕的壓強(qiáng)和類似星億億帕的壓強(qiáng)和類

5、似星體內(nèi)部的物質(zhì)密度和溫度，為激光聚變快點(diǎn)火、超熱物質(zhì)、強(qiáng)輻射體內(nèi)部的物質(zhì)密度和溫度，為激光聚變快點(diǎn)火、超熱物質(zhì)、強(qiáng)輻射源、激光粒子加速、新光源、天體物理、相對論等離子體物理、核源、激光粒子加速、新光源、天體物理、相對論等離子體物理、核物理、資料科學(xué)、生命科學(xué)等前沿科學(xué)領(lǐng)域發(fā)明了前所未有的研討物理、資料科學(xué)、生命科學(xué)等前沿科學(xué)領(lǐng)域發(fā)明了前所未有的研討條件。條件。 光光 學(xué)學(xué)一一. .光的干涉光的干涉相關(guān)光相關(guān)光:振動(dòng)方向一樣，頻率一樣，相位差恒定，光程差不能太大。振動(dòng)方向一樣，頻率一樣，相位差恒定，光程差不能太大。光程光程:光在介質(zhì)中經(jīng)過的路程按相位變化一樣折合到真空中的光在介質(zhì)中經(jīng)過的路程按

6、相位變化一樣折合到真空中的路程路程,L =nr；位相差與光程的關(guān)系：；位相差與光程的關(guān)系：=2L/ ；半波損失：；半波損失：光從光疏媒質(zhì)到光密媒質(zhì)入射時(shí)，反射光的位相有光從光疏媒質(zhì)到光密媒質(zhì)入射時(shí)，反射光的位相有的突變，的突變，這相當(dāng)于光程添加或者減小這相當(dāng)于光程添加或者減小 /2，稱作半波損失。，稱作半波損失。獲得相關(guān)光的方法獲得相關(guān)光的方法分波陣面法分波陣面法分振幅法分振幅法(薄膜干涉薄膜干涉)楊氏雙縫楊氏雙縫菲涅耳雙面菲涅耳雙面(棱棱)鏡鏡洛埃鏡洛埃鏡等厚干涉等厚干涉等傾干涉等傾干涉劈尖干涉劈尖干涉牛頓環(huán)牛頓環(huán)雙縫干涉雙縫干涉:明暗相間的等間距的平行直條紋。明暗相間的等間距的平行直條紋。

7、明紋中心：明紋中心：暗紋中心：暗紋中心：條紋間距：條紋間距：dDkx(21)2Dxkd dDx ,.2, 1 ,0k一。一。dDSpxS1S2POD ABkd)sin(sin(sinsin )(21)/ 2dkDxd ,.2, 1 ,0k等厚干涉等厚干涉A.劈尖干涉：條紋為平行與劈尖棱邊的等間距平行條紋。劈尖干涉：條紋為平行與劈尖棱邊的等間距平行條紋。明紋條件：明紋條件：暗紋條件：暗紋條件：條紋間距：條紋間距：22ne,.)3 , 2 , 1( kk,.), 2 , 1 , 0( 2/) 12(kknL2B.牛頓環(huán)：為同心圓形條紋牛頓環(huán)：為同心圓形條紋明紋半徑：明紋半徑：暗紋中心：暗紋中心：2

8、2ne,.)3 , 2 , 1(2) 12(knRkr,.)2 , 1 , 0( knkRrC. 等傾干涉：內(nèi)疏外密的圓環(huán)等傾干涉：內(nèi)疏外密的圓環(huán)明紋條件：明紋條件：暗紋條件：暗紋條件：條紋間距：條紋間距：,.)3 , 2 , 1( kk,.), 2 , 1 , 0( 2/) 12(kksin2ne2sin22cos2221222inneen二二. .光的衍射光的衍射1.定義：定義： 惠更斯惠更斯-菲涅耳原理；瑞利判據(jù)；菲涅耳原理；瑞利判據(jù)；2.單縫衍射：單縫衍射：sina22k2) 12(ka暗紋暗紋明紋明紋零級條紋的半角寬度零級條紋的半角寬度k級條紋級條紋的角寬度的角寬度3.光柵衍射：光柵

9、衍射：sindk明紋明紋),.2, 1(NkkkNk暗紋暗紋,.)2, 1(kkabak缺級缺級,.)2, 1(k220)sin()sin(sinaaII 光強(qiáng)分布光強(qiáng)分布三三. .光的偏振光的偏振1.定義：光波中與傳播方向垂直的二維空間中電矢量的振動(dòng)形狀。定義：光波中與傳播方向垂直的二維空間中電矢量的振動(dòng)形狀。2. 偏振光的分類：自然光，線偏振光，部分偏振光，圓偏振光，偏振光的分類：自然光，線偏振光，部分偏振光，圓偏振光，橢圓偏振光橢圓偏振光3.兩個(gè)定律：兩個(gè)定律：A.馬呂斯定律：馬呂斯定律：20cosII B.布儒斯特定律：布儒斯特定律：120nntgi 4.雙折射景象雙折射景象(波片：波

10、片：4。X射線的衍射射線的衍射布拉格公式：布拉格公式： 2d sin = k (k=1,2,3,)線偏光垂直入射波片時(shí)，線偏光垂直入射波片時(shí)，o光和光和e光經(jīng)過波片后的光程差為：光經(jīng)過波片后的光程差為：dnneo)(0i2n1n 入射 反射 玻璃 折射0i例例1：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，波長：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，波長 =550nm的單色平行光垂直入射到的單色平行光垂直入射到 縫間距縫間距 的雙縫上，屏到雙縫的間隔的雙縫上，屏到雙縫的間隔D=2m，求，求 1中央明紋兩側(cè)的兩條第中央明紋兩側(cè)的兩條第10級明紋中心的間距；級明紋中心的間距； 2用一厚度為用一厚度為 ，折射率為，折射率為n=1.58的云母片的

11、云母片 覆蓋一縫后，零級明紋將移到原來的第幾級明紋處？覆蓋一縫后，零級明紋將移到原來的第幾級明紋處？ 3假設(shè)將原安裝放入液體中，察看到空氣中的第三級明紋正好假設(shè)將原安裝放入液體中，察看到空氣中的第三級明紋正好 是液體中的第四級明紋，求液體的折射率。是液體中的第四級明紋，求液體的折射率。42 10dm66.6 10emaDSpx10解解110kdkDxkdDdDdDx20)10(1010或由或由dDx也可得到也可得到dDx2010m11. 01021055002204102加云母片后，零級條紋要挪動(dòng)，設(shè)移到原來的第加云母片后，零級條紋要挪動(dòng)，設(shè)移到原來的第 k 級明級明紋處，紋處，那么那么 r2

12、 - r1 = k 此時(shí)零級條紋滿足此時(shí)零級條紋滿足 21rerne得得enk) 1( =73液體中的波長：液體中的波長：n由條件由條件 xk=kD /d ,知：知：ndDdDdD44333. 134naDSpxker1r2S1SpMS2E例例2. 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏幕在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏幕E上的上的P點(diǎn)處是明紋。假設(shè)將縫點(diǎn)處是明紋。假設(shè)將縫S2蓋蓋住，并在住，并在S1S2連線的垂直平分面處放一高折射率介質(zhì)反射面連線的垂直平分面處放一高折射率介質(zhì)反射面M，如，如下圖，那么此時(shí)：下圖，那么此時(shí)：AP點(diǎn)處仍是明條紋；點(diǎn)處仍是明條紋；B P點(diǎn)處是暗條紋；點(diǎn)處是暗條紋；B 不能確定不能確定P點(diǎn)處是暗

13、條紋或是明條紋；點(diǎn)處是暗條紋或是明條紋；B 無干涉條紋；無干涉條紋；例例2. 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏幕在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏幕E上的上的P點(diǎn)處是明紋。假設(shè)將縫點(diǎn)處是明紋。假設(shè)將縫S2蓋蓋住，并在住，并在S1S2連線的垂直平分面處放一高折射率介質(zhì)反射面連線的垂直平分面處放一高折射率介質(zhì)反射面M，如，如下圖，那么此時(shí)：下圖，那么此時(shí)：AP點(diǎn)處仍是明條紋；點(diǎn)處仍是明條紋；B P點(diǎn)處是暗條紋；點(diǎn)處是暗條紋；B 不能確定不能確定P點(diǎn)處是暗條紋或是明條紋；點(diǎn)處是暗條紋或是明條紋；B 無干涉條紋；無干涉條紋；S1SpMS2ES1SpMS2E例例2. 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏幕在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏幕E上的上的P點(diǎn)處是

14、明紋。假設(shè)將縫點(diǎn)處是明紋。假設(shè)將縫S2蓋蓋住，并在住，并在S1S2連線的垂直平分面處放一高折射率介質(zhì)反射面連線的垂直平分面處放一高折射率介質(zhì)反射面M，如，如下圖，那么此時(shí)：下圖，那么此時(shí)：AP點(diǎn)處仍是明條紋；點(diǎn)處仍是明條紋；B P點(diǎn)處是暗條紋；點(diǎn)處是暗條紋；B 不能確定不能確定P點(diǎn)處是暗條紋或是明條紋；點(diǎn)處是暗條紋或是明條紋；B 無干涉條紋；無干涉條紋；例例3：一油船失事，把大量石油：一油船失事，把大量石油 n=1.2)走漏在海面上，構(gòu)成一走漏在海面上，構(gòu)成一個(gè)很大的油膜。試求：個(gè)很大的油膜。試求：1假設(shè)他從飛機(jī)上豎直地向下看油膜假設(shè)他從飛機(jī)上豎直地向下看油膜厚度為厚度為460nm的區(qū)域，哪些

15、波長的可見光反射最強(qiáng)？的區(qū)域，哪些波長的可見光反射最強(qiáng)？2假設(shè)假設(shè)他戴了水下呼吸器從水下豎直的向上看這油膜同一區(qū)域，哪些波他戴了水下呼吸器從水下豎直的向上看這油膜同一區(qū)域，哪些波長的可見光透射最強(qiáng)？水的折射率為長的可見光透射最強(qiáng)？水的折射率為1.33解：由于在油膜上下外表反射光都有半波損失，解：由于在油膜上下外表反射光都有半波損失， =2nd1反射光干涉加強(qiáng)：反射光干涉加強(qiáng)：2nd=k kkknd99101104104602 . 1212當(dāng)當(dāng)k=2時(shí)時(shí), =552nm為可見光反射最強(qiáng)。為可見光反射最強(qiáng)。2反射光干涉相消時(shí)，透射光加強(qiáng)：反射光干涉相消時(shí)，透射光加強(qiáng)：2nd=k+1/2 12102

16、208104602 . 141212/1299kkknd當(dāng)當(dāng)k=1時(shí)時(shí), =736nm；k=2時(shí)，時(shí)， =442nm為可見光透射最強(qiáng)。為可見光透射最強(qiáng)。例例4. 在一塊平整的玻璃在一塊平整的玻璃n1=1.5片上覆蓋一層透明介片上覆蓋一層透明介質(zhì)薄膜質(zhì)薄膜n=1.25，使得波長為，使得波長為600nm的光垂直投射在的光垂直投射在它上面而不反射。這層薄膜的最小厚度是多少？它上面而不反射。這層薄膜的最小厚度是多少？解：解：要使反射光不反射，只需要使反射光不反射，只需反射光在薄膜外表干涉極反射光在薄膜外表干涉極小即可。由于在兩個(gè)分界小即可。由于在兩個(gè)分界面上都有半波損失，所以面上都有半波損失，所以光程

17、差為：光程差為： =2nd=(k+1/2) 所以：所以：d= (k+1/2)/2n對于最小厚度取對于最小厚度取k=0,那么：那么：所以：所以：d= /4n=120nm1.01.251.5例例5：一個(gè)折射率為：一個(gè)折射率為n1=1.5的平凸透鏡，其球面半徑為的平凸透鏡，其球面半徑為R放在折放在折 射率為射率為n2= n1，n3= 1.75的兩種矩形平板玻璃上，如下圖。的兩種矩形平板玻璃上，如下圖。 設(shè)用波長為設(shè)用波長為 的單色光正入射。試求：的單色光正入射。試求：1在透鏡和平板在透鏡和平板 玻璃間為空氣時(shí)，第玻璃間為空氣時(shí)，第k級牛頓環(huán)的半徑；級牛頓環(huán)的半徑；2在透鏡和平板在透鏡和平板 玻璃間玻

18、璃間 充溢充溢n=1.6的透明液體時(shí)，牛頓環(huán)如何？的透明液體時(shí)，牛頓環(huán)如何？解：解：1如下圖。設(shè)第如下圖。設(shè)第k級牛頓環(huán)的級牛頓環(huán)的半徑為半徑為r, 該處空氣膜厚度為該處空氣膜厚度為e22222()2 e2 ,2rrRReReR e eR該處光程差為該處光程差為2222reR 對亮條紋有對亮條紋有k21()(1,2,.)22rkrkRkR條紋是以接觸點(diǎn)為中心的同心圓環(huán)，在中心處條紋是以接觸點(diǎn)為中心的同心圓環(huán)，在中心處 = /2，為暗條紋。，為暗條紋。Rn1n2n3er O(2) 當(dāng)在透鏡和平板玻璃間充溢當(dāng)在透鏡和平板玻璃間充溢n=1.6的透明液體時(shí)，在半徑的透明液體時(shí)，在半徑為為r處有處有Rr

19、d22右側(cè)光程差：右側(cè)光程差：Rnrnd212左側(cè)：左側(cè)：22222Rnrnd假設(shè)右側(cè)為明紋，假設(shè)右側(cè)為明紋，kRnr2112121()22nrkR 1/rkRn左右兩邊同一級明紋半徑大小不等，且右邊的接觸點(diǎn)為明紋，左右兩邊同一級明紋半徑大小不等，且右邊的接觸點(diǎn)為明紋，而左邊的接觸點(diǎn)為暗紋故構(gòu)成一錯(cuò)開的半圓型圖像。而左邊的接觸點(diǎn)為暗紋故構(gòu)成一錯(cuò)開的半圓型圖像。Rn11.5n21.5 n31.75dr O此處對應(yīng)左側(cè)：此處對應(yīng)左側(cè)：為暗紋為暗紋例例6：欲測一工件外表的平整度，將一平晶非常平的規(guī)范玻璃：欲測一工件外表的平整度，將一平晶非常平的規(guī)范玻璃 放在待測工件上，使其間構(gòu)成空氣劈尖，如圖放在待

20、測工件上，使其間構(gòu)成空氣劈尖，如圖a示，現(xiàn)用示，現(xiàn)用 波長波長 = 500 nm的光垂直照射時(shí)，測得如圖的光垂直照射時(shí)，測得如圖b示的干涉條示的干涉條 紋。問紋。問1不平處是凸的還是凹的？不平處是凸的還是凹的？2假設(shè)相鄰條紋間假設(shè)相鄰條紋間 距距 b = 2 mm，條紋的最大彎曲處與該條紋的間隔，條紋的最大彎曲處與該條紋的間隔 a = 0.8 mm， 那么不平處的高度或深度是多少？那么不平處的高度或深度是多少？ 解：解： 等厚干涉中，每一條紋所在位置的等厚干涉中，每一條紋所在位置的 空氣膜具有同一厚度。條紋向右彎，那么工空氣膜具有同一厚度。條紋向右彎，那么工件外表紋路是凸的。相鄰兩亮或暗條紋件

21、外表紋路是凸的。相鄰兩亮或暗條紋對應(yīng)的空氣隙厚度差對應(yīng)的空氣隙厚度差ek 為為/2，2/HbaaHbeksin2aaHb長度 對應(yīng)的厚度為 babaH xk例例7.在一塊平玻璃片在一塊平玻璃片B上上,端正地放一個(gè)頂角接近于端正地放一個(gè)頂角接近于,但但小于小于的圓錐形平凸透鏡的圓錐形平凸透鏡A,在在A、B間構(gòu)成空氣薄層間構(gòu)成空氣薄層,如下如下圖圖,當(dāng)用單色光垂直照射平凸透鏡時(shí)當(dāng)用單色光垂直照射平凸透鏡時(shí),從玻璃片的下面可察看從玻璃片的下面可察看到干涉條紋到干涉條紋,其特點(diǎn)是其特點(diǎn)是(A) 中心暗的同心圓環(huán)狀條紋中心暗的同心圓環(huán)狀條紋,中心密中心密,周圍疏周圍疏.(B) 中心明的同心圓環(huán)狀條紋中心

22、明的同心圓環(huán)狀條紋,中心疏中心疏,四縝密四縝密.(C) 中心暗的同心圓環(huán)狀條紋中心暗的同心圓環(huán)狀條紋,環(huán)間距相等環(huán)間距相等.(D) 中心明的同心圓環(huán)狀條紋中心明的同心圓環(huán)狀條紋,環(huán)間距相等環(huán)間距相等.AB例例7.在一塊平玻璃片在一塊平玻璃片B上上,端正地放一個(gè)頂角接近于端正地放一個(gè)頂角接近于,但小于但小于的圓錐形平凸透鏡的圓錐形平凸透鏡A,在在A、B間構(gòu)成空氣薄層間構(gòu)成空氣薄層,如下圖如下圖,當(dāng)用單當(dāng)用單色光垂直照射平凸透鏡時(shí)色光垂直照射平凸透鏡時(shí),從玻璃片的下面可察看到干涉條紋從玻璃片的下面可察看到干涉條紋,其特點(diǎn)是其特點(diǎn)是(A) 中心暗的同心圓環(huán)狀條紋中心暗的同心圓環(huán)狀條紋,中心密中心密,

23、周圍疏周圍疏.(B) 中心明的同心圓環(huán)狀條紋中心明的同心圓環(huán)狀條紋,中心疏中心疏,四縝密四縝密.(C) 中心暗的同心圓環(huán)狀條紋中心暗的同心圓環(huán)狀條紋,環(huán)間距相等環(huán)間距相等.(D) 中心明的同心圓環(huán)狀條紋中心明的同心圓環(huán)狀條紋,環(huán)間距相等環(huán)間距相等.AB例例8. 在如圖在如圖3.4所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，S為單縫，為單縫，L為透鏡，為透鏡，C為放在為放在L的焦面處的屏幕，當(dāng)把單縫的焦面處的屏幕，當(dāng)把單縫S沿垂直于透鏡沿垂直于透鏡光軸的方向略微向上平移時(shí)，屏幕上的衍射圖樣光軸的方向略微向上平移時(shí)，屏幕上的衍射圖樣(A) 向上平移向上平移.(B) 向下平移

24、向下平移.(C) 不動(dòng)不動(dòng).(D) 條紋消逝條紋消逝.sLCsin2xaakfP 00P例例8.在如圖在如圖3.4所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，s為單縫，為單縫，L為透鏡，為透鏡，C為放在為放在L的焦面處的屏幕，當(dāng)把單縫的焦面處的屏幕，當(dāng)把單縫s沿垂直于透鏡沿垂直于透鏡光軸的方向略微向上平移時(shí)，屏幕上的衍射圖樣光軸的方向略微向上平移時(shí)，屏幕上的衍射圖樣(A) 向上平移向上平移.(B) 向下平移向下平移.(C) 不動(dòng)不動(dòng).(D) 條紋消逝條紋消逝sLC圖3.4例例9. 在如圖在如圖3.4所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，S為

25、單縫，為單縫，L為透鏡，為透鏡，C為放在為放在L的焦面處的屏幕，將單縫寬度的焦面處的屏幕，將單縫寬度a稍稍變寬，同稍稍變寬，同時(shí)使單縫沿時(shí)使單縫沿y軸正方向略微平移透鏡屏幕位置不動(dòng)，那么屏幕軸正方向略微平移透鏡屏幕位置不動(dòng)，那么屏幕C上的中央衍射條紋將：上的中央衍射條紋將：變窄，同時(shí)向上移變窄，同時(shí)向上移.變窄，同時(shí)向下移變窄，同時(shí)向下移.變窄，不挪動(dòng)。變窄，不挪動(dòng)。變寬，同時(shí)向上移變寬，同時(shí)向上移.變寬，不挪動(dòng)變寬，不挪動(dòng)sLCxyoa單縫衍射單縫衍射sina22k2) 12(ka暗紋暗紋明紋明紋,.)2, 1(k條紋條紋a略微變寬，那么略微變寬，那么x=k f/a,中央衍射主極大中央衍射主

26、極大x= f/a變變窄窄例例9.在如圖在如圖3.4所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，S為單縫，為單縫，L為透鏡，為透鏡，C為放在為放在L的焦面處的屏幕，將單縫寬度的焦面處的屏幕，將單縫寬度a稍稍變寬，稍稍變寬，同時(shí)使單縫沿同時(shí)使單縫沿y軸正方向略微平移透鏡屏幕位置不動(dòng)，那么軸正方向略微平移透鏡屏幕位置不動(dòng)，那么屏幕屏幕C上的中央衍射條紋將：上的中央衍射條紋將：變窄，同時(shí)向上移變窄，同時(shí)向上移.變窄，同時(shí)向下移變窄，同時(shí)向下移.變窄，不挪動(dòng)。變窄，不挪動(dòng)。變寬，同時(shí)向上移變寬，同時(shí)向上移.變寬，不挪動(dòng)變寬，不挪動(dòng)sLCxyoa例例10. 在如圖在如圖3.4所示的

27、單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，將單縫所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，將單縫寬度寬度a稍稍變窄，同時(shí)使透鏡稍稍變窄，同時(shí)使透鏡L沿沿y軸正方向略微平移單縫和屏軸正方向略微平移單縫和屏幕位置不動(dòng)，那么屏幕幕位置不動(dòng)，那么屏幕C上的中央衍射條紋將：上的中央衍射條紋將：變寬，同時(shí)向上移變寬，同時(shí)向上移.變寬，同時(shí)向下移變寬，同時(shí)向下移.變寬，不挪動(dòng)。變寬，不挪動(dòng)。變窄，同時(shí)向上移變窄，同時(shí)向上移.變窄，不挪動(dòng)變窄，不挪動(dòng)sLCxyoaLCxyoa0101例例10.在如圖在如圖3.4所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，將單縫所示的單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)安裝中，將單縫寬度寬度a稍稍變窄，同時(shí)使透鏡稍稍變窄，同

28、時(shí)使透鏡L沿沿y軸正方向略微平移單縫和屏軸正方向略微平移單縫和屏幕位置不動(dòng)，那么屏幕幕位置不動(dòng)，那么屏幕C上的中央衍射條紋將：上的中央衍射條紋將：變寬，同時(shí)向上移變寬，同時(shí)向上移.變寬，同時(shí)向下移變寬，同時(shí)向下移.變寬，不挪動(dòng)。變寬，不挪動(dòng)。變窄，同時(shí)向上移變窄，同時(shí)向上移.變窄，不挪動(dòng)變窄，不挪動(dòng)sLCxyoa例例11. 在雙縫衍射實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)堅(jiān)持雙縫中心的間隔在雙縫衍射實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)堅(jiān)持雙縫中心的間隔d不變，而把兩不變，而把兩條縫的寬度條縫的寬度a略微加寬，那么：略微加寬，那么：A單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變少；少；

29、B單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變多；多；C單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目不單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目不變；變；D單縫衍射的中央主極大變窄，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變單縫衍射的中央主極大變窄，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變少；少；E單縫衍射的中央主極大變窄，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變單縫衍射的中央主極大變窄，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變多；多；單縫寬度變寬，那么由單縫寬度變寬，那么由x=k /a可知單縫衍射的中央主極大變窄，可知單縫衍射的中央主極大變窄，雙縫干涉的條紋寬度雙縫干涉的條紋

30、寬度 x=D /d,不變，所以單縫衍射的中央主不變，所以單縫衍射的中央主極大所包含的干涉條紋數(shù)目變少。極大所包含的干涉條紋數(shù)目變少。例例11. 在雙縫衍射實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)堅(jiān)持雙縫中心的間隔在雙縫衍射實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)堅(jiān)持雙縫中心的間隔d不變，而把兩不變，而把兩條縫的寬度條縫的寬度a略微加寬，那么：略微加寬，那么：A單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變少；少；B單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變多；多；C單縫衍射的中央主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目不單縫衍射的中央

31、主極大變寬，其中所包含的干涉條紋數(shù)目不變；變；D單縫衍射的中央主極大變窄，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變單縫衍射的中央主極大變窄，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變少；少；E單縫衍射的中央主極大變窄，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變單縫衍射的中央主極大變窄，其中所包含的干涉條紋數(shù)目變多；多；例例12.在邁克爾遜干涉儀的一支回路中，放入一片折射率為在邁克爾遜干涉儀的一支回路中，放入一片折射率為n的透明的透明介質(zhì)薄膜后，測出兩束光的光程差的改動(dòng)量為一個(gè)波長介質(zhì)薄膜后，測出兩束光的光程差的改動(dòng)量為一個(gè)波長 ，那么薄，那么薄膜的厚度是：膜的厚度是：A) ；B /(2n); (C) /n; (D) /2(n-1) x=n

32、 /22n-1e= 例例12.在邁克爾遜干涉儀的一支回路中，放入一片折射率為在邁克爾遜干涉儀的一支回路中，放入一片折射率為n的透明的透明介質(zhì)薄膜后，測出兩束光的光程差的改動(dòng)量為一個(gè)波長介質(zhì)薄膜后，測出兩束光的光程差的改動(dòng)量為一個(gè)波長，那么薄，那么薄膜的厚度是：膜的厚度是：A)；B /(2n); (C) /n; (D) /2(n-1)例例13：波長：波長600nm的單色光垂直入射在一光柵上，第二的單色光垂直入射在一光柵上，第二,第三級明第三級明 紋分別出如今紋分別出如今sin = 0.20 和和sin = 0.30 的方向，第四級缺級。的方向，第四級缺級。 試問：試問：1光柵常數(shù)是多少？光柵常數(shù)

33、是多少？2光柵上狹縫能夠的最小光柵上狹縫能夠的最小 寬度為多大？寬度為多大？3按上述要求選定的按上述要求選定的a，b值，試舉出屏上值，試舉出屏上 實(shí)踐呈現(xiàn)的全部級數(shù)。實(shí)踐呈現(xiàn)的全部級數(shù)。解：解：1由光柵方程由光柵方程 dsin = 3 得得 d= 6.010 -4 cmk = 1，2，3， a = 1.510 -4 cm或者直接運(yùn)用缺級方程：或者直接運(yùn)用缺級方程：,.)2, 1(kkabak4(1, 2,.)dk ka min(1)4dak k2由于第四級缺級，設(shè)第四級發(fā)生在單縫第由于第四級缺級，設(shè)第四級發(fā)生在單縫第k級暗紋處，那么級暗紋處，那么kabasin4sin)()4kaab3共共15

34、條條0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9k sin110kkd其中其中 缺級，第缺級，第10級在無窮遠(yuǎn)處，最后能看的級次為：級在無窮遠(yuǎn)處，最后能看的級次為：4, 8由光柵方程由光柵方程 dsin = k 題題14： 設(shè)偵查衛(wèi)星在距地面設(shè)偵查衛(wèi)星在距地面160km的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)，其上有一個(gè)焦距的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)，其上有一個(gè)焦距為為1.5m的透鏡。假設(shè)該透鏡能分辨出地面上相距為的透鏡。假設(shè)該透鏡能分辨出地面上相距為0.3m的兩個(gè)物體，的兩個(gè)物體，求該透鏡的最小直徑為多少？求該透鏡的最小直徑為多少？解：由最小分辨角公式：解：由最小分辨角公式：=1.22 /d可得：可得：= x/r=0.3/160 103d=1.22 /=36cm ( =550n