波動光學總結(jié)

1、第三章 光的干涉小結(jié)一.產(chǎn)生干涉的條件干涉條件（必要條件）：補充條件：疊加光波的光程差不超過波列的長度1二.分波面干涉(楊氏干涉實驗)1、P點的干涉條紋強度強弱強弱2三.干涉條紋的可見度 1、振幅比 對條紋可見度的影響2、光源寬度 的影響和空間相干性1、光源寬度 對條紋可見度的影響3、光源非單色性對條紋可見度的影響相干長度光源的臨界寬度3四.分振幅干涉1、平行平板 干涉2 增透膜和增反膜反射相干光滿足相消干涉條件來減少反射：膜 n1=1.0n2=1.38n3=1.5043.楔形平板干涉 兩條紋間厚度的變化增反膜:利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿足相長干涉，因此反射光因干涉而加強。 通常是在光

2、學玻璃表面鍍上一層折射率n2 n3 的介質(zhì)薄膜5五.典型的雙光束干涉系統(tǒng)及其應用hrR平晶平凸透鏡暗環(huán)明環(huán)暗環(huán)h R任一厚度e處上下表面反射光的干涉條件1 .牛頓環(huán)62. 邁克爾遜干涉儀五.典型的雙光束干涉系統(tǒng)及其應用ALPSD1EC7例1.平板玻璃和平凸透鏡構(gòu)成牛頓環(huán),全部浸入n2=1.60的液體中,凸透鏡可向上 移動。用波長=500nm的單色光垂直入射。從上往下觀察，看到中心是一個暗斑，求凸透鏡頂點距平板玻璃的最小距離是多少。解 (m=0,1,2)中心處: e=eo, m=0n2=1.60n=1.68n=1.58eoe 凸透鏡頂點距平板玻璃的距離:=78.1nm8解：設暗環(huán)半徑為 r由er

3、R平晶平凸透鏡 oe0接上題討論。若已知透鏡的曲率半徑R, e0和求：反射光形成的牛頓環(huán)的暗環(huán)半徑。K為整數(shù)，且要求:9例題2 光線以 =300入射到折射率n2=1.25的空氣中的薄膜上。當波長1=6400時，反射最大；而當波長2=4000時，反射最小。求薄膜的最小厚度。 解： 由于是空氣中的薄膜，一定有半波損失，故由上面兩式得: (2m1-1)1=2m22用1時，用2時，10= 6983 即 4(2m1-1)=5m2 于是得要膜厚最小， 取m1=3，m2=4由11例題3 牛頓環(huán)裝置由曲率半徑(R1和R2)很大的兩個透鏡組成，設入射光波長為，求明暗環(huán)半徑。解：由薄膜公式，得明環(huán)(m=1,2)暗

4、環(huán)(m=0，1,2.)由圖可知：eo1o2R2R1e1e2r明環(huán)半徑暗環(huán)半徑12 例題4 把厚度為e、折射率為n=1.40的透明薄膜插入邁克耳遜干涉儀的一臂(一條光路)中，(1)求光線1、2光程差和位相差的改變量；(2)若插入薄膜的過程中，觀察到7條條紋移過，所用波長=5890，求薄膜的厚度e=?解 (1) =2(n-1)e ;(2)= 51538 應由: =2(n-1)e=7 , 得：21sG1G2M1M2en13例5: 一平板玻璃(n3=1.50)上有一層透明油膜(n2=1.25)，要使波長=6000的光垂直入射無反射，薄膜的最小膜厚e=? 解:凡是求解薄膜問題應先求出兩反射光線的光程差。

5、對垂直入射，1=0，于是無反射意味著反射光出現(xiàn)暗紋，所以n2=1.25(薄膜的折射率);取e最小，m =0(m=0,1,2,)=1200=1.210-7（m）n3=1.50en2=1.25n1141、菲涅耳（Fresnel）衍射（近場衍射）2、夫瑯禾費（Fraunhofer）衍射（遠場衍射）r0 和 R 中至少有一個是有限值r0 和 R 皆為無限大（也可用透鏡實現(xiàn)）*SPr0RB光源障礙物觀察屏 衍射分類第四章 光的衍射小結(jié)151 菲涅耳半波帶 菲涅耳衍射162 . 圓孔的菲涅耳衍射代入得到第k個波帶的半徑： 解出被圓孔限制的波面所能分割出的波帶總數(shù)k ： 如果用平行光照明圓孔，17討論： 對

6、 P 點若 S 恰好分成 K 個半波帶時：K 為奇數(shù)最大K 為偶數(shù)最小 對 P 點若 S 中還含有不完整的半波帶時：光強介于最大和最小之間實驗證實：確定觀察點P，改變 R，P點的光強發(fā)生變化確定圓孔半徑R ，P點在對稱軸上移動，光強發(fā)生變化183 夫瑯和費單縫衍射單縫衍射明紋估算式sinbql2+-2k+1()()213k,.,k為明紋級數(shù)單縫衍射暗紋公式sinbql2+-2k+-kl()213k,.,k為暗紋級數(shù)暗中央明紋1-+1332-2+2-1-+12+-+無論明紋或暗紋,其角分布均取決于比值lb194 夫瑯和費園孔衍射fDlqqd光強0r愛里斑r半徑直徑d圓孔直徑D半徑Rq2q2愛里斑

7、中的光能占通過圓孔光能的84%第一級暗環(huán)(即愛里斑的邊沿)的角位置 的實驗規(guī)律qqDsinq.061lR212.l實際很小d愛里斑直徑 與圓孔直徑 的關系式Df2qd2.44lD愛里斑的角寬取決于比值Dl20瑞利判據(jù)剛可分辨非相干疊加不可分辨對兩個象斑，怎么算可分辨，怎么算不可分辨？有沒有定量的標準？1.00.8 對于兩個相等光強的非相干物點, 如果其一個象斑的中心恰好落在另一象斑的邊緣(第一暗紋處), 則此兩物點被認為是剛剛可以分辨。21= 1ID*S1S20假設按瑞利判據(jù)的最小分辨角為愛里斑的半角寬為1它就是兩個衍射斑的角距離，也就是等于愛里斑的半角寬：225 平面衍射光柵 0p焦距 f縫平面 G觀察屏透鏡 Ldsind（j = 0, 1, 2,） 正入射光柵方程 明紋（主極大）條件：23單縫中央主極大光強單縫衍射因子多光束干涉因子光柵(多縫)衍射圖樣的主要特征: 衍射暗紋位置：干涉明紋（主極大）位置：光柵方