zk波動光學(xué)習(xí)題課課件

加課：今日晚上7點SX107答疑時間和地點第16周五下午2點半至5點半74091月7日上午9點，下午3點SD102、103、104、107

光學(xué)大作業(yè)用A4紙打印，今日交。期末考試時間：1月8日09:00-11:00地點：登錄教務(wù)處個人賬戶查閱。加課：今日晚上7點SX107光學(xué)大作業(yè)期末考試時間：1月8日一振動與波動二波動光學(xué)三量子物理20分左右50分左右30左右內(nèi)容與各部分比例大約為四、附加題10分不考的內(nèi)容：熱學(xué)、偏振光干涉的計算、光電效應(yīng)、一維諧振子、激光、原子核一振動與波動二波動光學(xué)三量子物理20分左右50分左大學(xué)物理問卷調(diào)查大學(xué)物理問卷調(diào)查物理競賽獲獎名單一等獎：易啟圣二等獎：秦宇皓三等獎：賈昕胤、任雨喬、蘇蒙、郎寒肖物理競賽獲獎名單一等獎：易啟圣(一)教學(xué)要求1.理解相干光的條件和獲得相干光的基本原理和方法.習(xí)題課

波動光學(xué)2.掌握光程和光程差的概念及其計算方法.學(xué)會運用光程差的概念來分析干涉、衍射現(xiàn)象的有關(guān)問題,并會判斷有無半波損失.3.理解增透膜、增反膜的原理,了解1/2、1/4波片的作用.4.掌握楊氏雙縫干涉、平行平面膜干涉、等厚干涉、多縫干涉的條紋分布與特征,并掌握有關(guān)的計算.6.理解自然光、線偏振光的概念及偏振光的獲得方法和檢驗方法;理解布儒斯特定律和馬呂斯定律.5.掌握單縫、光柵的夫瑯禾費衍射條紋分布規(guī)律及有關(guān)的計算,進(jìn)一步明確干涉與衍射現(xiàn)象的區(qū)別和聯(lián)系.(一)教學(xué)要求1.理解相干光的條件和獲得相干光波干涉衍射偏振三個性質(zhì)兩束光的干涉，不考慮衍射效應(yīng)五個典型實驗楊氏雙縫實驗平行膜干涉實驗劈尖實驗牛頓環(huán)實驗邁克爾孫干涉實驗多束光干涉與衍射疊加效應(yīng)——光柵一束光的子波干涉效應(yīng)——光柵方程缺極條件光強分布圖單縫衍射暗紋公式圓孔衍射瑞利判劇偏振光的產(chǎn)生偏振光的檢驗偏振光的分類馬呂斯定理布儒斯特定理波片知識框架光波干涉衍射偏振三個性質(zhì)兩束光的干涉，不考慮衍射效應(yīng)五個典型(二)基本概念和規(guī)律

2.光的相干條件:其中:k=0,1,2,3

1.光程、光程差:位相差:當(dāng)時:（k=0,1,2…）（干涉加強）（干涉減弱）有反射時(二)基本概念和規(guī)律2.光的相干條件:其中:k相干光獲得:分波振面法

3.楊氏雙縫干涉條件：垂直入射雙縫(雙縫為初位相相同相干波源);同一均勻介質(zhì)中疊加.條紋中心位置:條紋中心間距:相干光獲得:分波振面法3.楊氏雙縫干涉條件：垂直

4.薄膜干涉增反膜增透膜薄膜上方反射光干涉相干加強

相干減弱薄膜各處厚度e相等,平行光入射,角度i為零時;薄膜最小厚度相干光獲得:分振幅法4.薄膜干涉增反膜增透膜薄膜上方反射光干涉相干加薄膜各處厚度e相等，面光源照射,入射角i為0-90度*只要入射角i相同的光線都將匯聚在同一個干涉環(huán)上等傾干涉*干涉圖樣是一組明暗相間的同心圓環(huán)；*中心處干涉級最高。平行光入射且入射角度i為零，薄膜各處厚度e不相等時相同的膜厚對應(yīng)同一干涉條紋等厚干涉薄膜各處厚度e相等，面光源照射,入射角i為0-90度*只要入

a.劈尖干涉

b.牛頓環(huán)干涉

條紋間距:

明環(huán)半徑:

暗環(huán)半徑:相鄰級次薄膜厚度差：a.劈尖干涉b.牛頓環(huán)干涉條紋間距:光束2′和1′發(fā)生干涉等傾條紋等厚條紋2211半透半反膜補償板反射鏡反射鏡光源觀測裝置薄膜則有：若M1平移d干涉條移過N條SM2M1G1G2E若光路1中插入待測介質(zhì)M11ln相應(yīng)移過條紋數(shù)N時邁克耳遜干涉儀應(yīng)用1應(yīng)用2光束2′和1′發(fā)生干涉等傾條紋等厚條紋2211半透半反膜5.夫瑯禾費單縫衍射中央明紋全角寬度:o=2/a第k級明紋角寬度:k=/a(半波帶法)條件：一束單色平行光垂直單縫入射線寬度條紋寬度相干光獲得:分波振面法5.夫瑯禾費單縫衍射中央明紋全角寬度:o=26.光柵衍射相干光獲得:分波振面法條件：一束單色平行光垂直光柵入射*光柵衍射主極大的位置(光柵方程式):相鄰兩個主極大之間共有N–1條暗紋，N–2條次級明紋其中:k=0,1,2,3*缺級條件:k'=1,2,3*單縫中央明紋內(nèi)多光束干涉主極大的條數(shù)*可觀察到的主極大的最高級次:6.光柵衍射相干光獲得:分波振面法條件：一束單色平行光垂直*波長及+d的第k級主明紋(主極大)相互分開的角距離*光柵的分辨本領(lǐng)7.X射線衍射布喇格公式晶面間距d，掠射角，8.光學(xué)儀器的最小分辨角:分辨本領(lǐng):*波長及+d的第k級主明紋(主極大)相互分開的角距9.布儒斯特定律10.馬呂斯定律:入射光是完全偏振光,光強Io:布儒斯特角:i0i0

+r0=90O線偏振光入射，通過厚為d的晶片，o、e光產(chǎn)生光程差和相位差：11.波(晶)片─相位延遲片四分之一波片二分之一波片9.布儒斯特定律10.馬呂斯定律:入射光是完全偏振光,光裝置1d晶片C偏振片P2偏振化方向

單色自然光偏振片P1偏振化方向光軸方向1).振幅關(guān)系P2P1CA1AeAoA2oA2e在P2

后，振幅為：P1、P2垂直12.偏振光的干涉2).相位關(guān)系兩束光強相等的線偏振相干光!干涉相消干涉相長相干光獲得:分振動面法裝置1d晶片C偏振片P2偏振化方向單色偏振片P1偏振化方(三)課堂討論題1.在楊氏雙縫干涉中,若作如下變化,屏幕上干涉條紋將如何變化?(2)將整個裝置沒入水中;

(1)將鈉黃光589.3nm換成632.8nm的氦氖激光;(3)將雙縫(S1和S2)的間距d縮小;(4)將屏幕向雙縫靠近;(5)若S1和S2兩縫的寬度不等;變寬變窄變寬變窄暗紋不黑

光強度的影響IImaxImin02-24-4(三)課堂討論題1.在楊氏雙縫干涉中,若作如下(6)在雙縫之一的后面放一折射率為n厚度為t的透明薄膜;明紋沿屏幕向下平移相鄰明紋中心間距:明紋間隔不變(6)在雙縫之一的后面放一折射率為n厚度為t的透明(7)在雙縫干涉實驗中，入射光的波長為，用玻璃紙遮住雙縫中的一個縫，若玻璃紙中光程比相同厚度的空氣的光程大2.5，則屏上原來明紋處(A)仍為明條紋；(B)變?yōu)榘禇l紋；(C)既非明紋也非暗紋；(D)無法確定是明紋，還是暗紋．

答:[B]屏上原來明紋處(7)在雙縫干涉實驗中，入射光的波長為，用玻璃紙遮住雙縫(9)在如圖的雙縫干涉裝置中加入偏振片P、P'、P1

、P2,其中P1、P2的偏振化方向互相垂直,P和P'的偏振化方向互相平行并且與P1、P2的偏振化方向成45o角.試問在下列4種情形下,屏幕上有無干涉條紋出現(xiàn)(填有、無):s2S1P屏P'P2P1s

①撤掉P與P保留P1、P2

,

()條紋:②撤掉P保留P、P1、P2

,

()條紋:③撤掉P保留P、P1、P2,

()條紋:④P、P、P1、P2同時存在,()條紋:無無無有(9)在如圖的雙縫干涉裝置中加入偏振片P、P'、P如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在兩個平玻璃板之間，用單色平行光垂直照射，觀察到等厚干涉條紋如圖所示#1b1201023aABC可能A最大可能B最大可能B比A大，比C小從圖中無法確認(rèn)如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在兩個平玻璃板之如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在兩個平玻璃板之間，用單色平行光垂直照射，觀察到等厚干涉條紋如圖所示。假設(shè)在滾珠A處施加一壓力，可以觀察到干涉條紋變稀疏了，則#1a1201023bA最大C最大B比A大，比C小從圖中無法確認(rèn)ABC如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在兩個平玻璃板之如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在連個平玻璃板之間，用波長為的單色平行光垂直照射，觀察到等厚干涉條紋如圖所示。則滾珠A、B的直徑差為：#1a1201023c/22從圖中無法確認(rèn)ABC如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在連個平玻璃板之2.利用光的干涉可以檢驗工件的質(zhì)量,將三個直徑相近的滾珠A、B、C放在兩塊平玻璃之間,用單色()平行光垂直照射,觀察到等厚條紋如圖。(1)怎樣判斷三個滾珠哪個大?哪個??？ABCFAB

假若

假若將滾珠A、B、C其中任意兩個放在兩塊平玻璃之間2.利用光的干涉可以檢驗工件的質(zhì)量,將三個直徑相近的滾珠ABCFABC

假若

假若若：滾珠B的直徑大小介于其它兩球間，將滾珠B放在

A、C間再次比較ABCFABC假若假若若：滾珠B的直徑大小介于其它兩球間(2)若單色光波長為,試用表示它們直徑之差.(3)若2,且C恰為暗紋,試畫出干涉暗紋分布.ABCABCABC(2)若單色光波長為,試用表示它們直徑之差.(3平行單色光垂直入射于單縫上，觀察夫瑯禾費衍射．若屏上P點處為第二級暗紋，則單縫處波面相應(yīng)地可劃分為___個半波帶．若將單縫寬度縮小一半，P點處將是______級___紋．4第一

暗

若屏上第三級暗紋對應(yīng)于單縫處波面可劃分為_____個半波帶，若將縫寬縮小一半，原來第三級暗紋處將是_______紋．6第一

亮

暗紋

4個半波帶

第一級暗紋3平行單色光垂直入射于單縫上，觀察夫瑯禾費衍射．若屏上P點4兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過．當(dāng)其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)180°時透射光強度發(fā)生的變化為：(A)光強單調(diào)增加．(B)光強先增加，后又減小至零．(C)光強先增加，后減小，再增加．(D)光強先增加后減小，再增加，再減小至零．答:[B]

4兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過5一束自然光從空氣投射到玻璃表面上(空氣折射率為1)，當(dāng)折射角為30°時，反射光是完全偏振光，則此玻璃板的折射率等于多少?

i0

+r0=90O

答:若n1

=1.00(空氣)，n2(玻璃)，則：5一束自然光從空氣投射到玻璃表面上(空氣折射率為1)，當(dāng)折6.光柵的衍射條紋,是“衍射和干涉的總效果”,如何理解這一說法?(1)光柵每一縫的衍射圖樣,在屏上是怎樣分布的?(2)缺級現(xiàn)象是怎樣造成的?(3)為什么光柵衍射條紋的強度,隨級次的增大而逐漸減弱?(4)光柵衍射條紋如何體現(xiàn)能量守恒的觀點？6.光柵的衍射條紋,是“衍射和干涉的總效果”,如#1a1202017a黃光垂直照射到一個衍射光柵上。光柵后面的屏幕上可以看到衍射圖樣由三個黃色斑點組成，一個在衍射角為零度的方向，另外兩個分別在45°的方向。我們現(xiàn)在在黃光源上加上同樣強度的紅色光源，則新的衍射圖樣大致為：紅色的斑點在45°的方向黃色的斑點在在45°的方向橙色的斑點在0°、45°的方向橙色的斑點在0°，黃色的斑點45°，紅色的斑點稍微偏離的更遠(yuǎn)一點橙色的斑點在0°，黃色的斑點45°，紅色的斑點稍微更靠近一些以上都不對#1a1202017a黃光垂直照射到一個衍射光柵上。光柵后面#1b1202017b黃光垂直照射到一個衍射光柵上。光柵后面的屏幕上可以看到衍射圖樣由5個黃色斑點組成，分別在0°、15°和30°的方向。我們現(xiàn)在在黃光源上加上同樣強度的紅色光源，以下哪個描述是正確的：大約15°方向上黃、紅點的距離較大大約30°方向的黃、紅點的距離較大明紋的級次越高，黃、紅點之間的距離越小明紋的級次越高，黃、紅點之間的距離越大不論那個方向，黃、紅點之間的距離是一樣的}}比較這兩個距離#1b1202017b黃光垂直照射到一個衍射光柵上。光柵后面7.試根據(jù)圖中干涉或衍射圖形,分析哪個是雙縫、多縫產(chǎn)生的?并說明a(透光)和b(不透光)之間的關(guān)系.OIsinIsinOIsinOIsinO雙縫四縫a+b=2a四縫a+b＞＞a多縫(N很多)光柵a+b=3a(a+b)~10a單縫第一暗紋中心很大7.試根據(jù)圖中干涉或衍射圖形,分析哪個是雙縫、多縫1.楊氏雙縫干涉實驗中,單色光源的波長為

=550nm,圖中D=3m,d=S1S2=3.3mm,求：(1)條紋間距;課堂計算題(2)若將一厚度l=0.01mm折射率為n的玻璃片放在縫S2的后面,此時條紋如何移動?寫出第k級條紋移動距離x的表達(dá)式.s2S1OMNdDxn,l解:(1)

條紋間距1.楊氏雙縫干涉實驗中,單色光源的波長為=5移動距離為:“–”表示向下移動.(2)

條紋由x向下移動至x處.放玻璃片前,放玻璃片后,s2S1OMNdDxn,lx'移動距離為:“–”表示向下移動.(2)條紋由x向下移動至x解:(1)充液體前后條紋間距分別為:液體折射率為(2)

在距棱邊為L=3.15m處,充液前為暗紋.充液體后為明紋.2.兩塊平板玻璃構(gòu)成一空氣劈尖,用單色平行光垂直照射,在反射光中觀察到干涉條紋,其(暗紋)間距為0.35cm.若在此劈尖中充入某種液體,條紋間距變?yōu)?.3cm.求：(1)這種液體的折射率n;(2)距棱邊3.15cm處,在充入液體前后條紋是明還是暗?解:(1)充液體前后條紋間距分別為:液體折射率為(2)在距3.如圖的單縫裝置,縫寬a=0.55mm,透鏡焦距f=0.5m,今以白光垂直照射狹縫,在觀察屏上

x=1.5mm處為一明紋極大,求:(1)入射光的波長及該明紋的級次;Oxf(2)單縫所在處的波振面被分成的半波帶的數(shù)目.解:(1)由明紋條件:當(dāng)較小時有由上兩式可得入射光波長(2)單縫所在處的波陣面被分成的半波帶數(shù)目為(2k+1)個,分別為5個和7個.3.如圖的單縫裝置,縫寬a=0.55mm,透鏡焦距4.一平面光柵,每厘米有2500條刻痕,現(xiàn)有波長范圍為400nm—700nm的復(fù)色光垂直照射光柵平面,求:(1)光柵光譜第一級的角寬度(弧度);(2)光譜第二級與第三級是否重疊?(3)若第4級缺級,則縫寬a的最小值可為多少?解:(1)第一級光譜中紫光的衍射角1和紅光的衍射角‘分別滿足以下兩式由此求得第一級光譜的角寬度為4.一平面光柵,每厘米有2500條刻痕,現(xiàn)有波長范圍為4可見故第二,三級光譜重疊.

(3)由缺級公式:當(dāng)?shù)谒募壢奔墪r,可取以下數(shù)值取時,a的值最小,為

(2)第二級光譜中紅光的衍射角2滿足:

第三級光譜中紫光的衍射角3滿足:可見故第二,三級光譜重疊.(3)由缺級公式:當(dāng)?shù)谒募壢奔?.有一雙縫,兩縫中心間距d=0.24mm,兩縫寬度均為a=0.08mm,用波長=480nm的平行光垂直照射雙縫,縫后放一個焦距f=2.0m的會聚透鏡,求:(1)在透鏡焦平面的屏上,雙縫干涉條紋的間距x;(2)單縫衍射的中央明紋范圍內(nèi),干涉主極大的數(shù)目N.解:(1)條紋間距(2)由缺級條件公式:干涉的第三級亮條紋缺級.有0,1,2,共五條干涉明紋.5.有一雙縫,兩縫中心間距d=0.24mm,兩縫寬6.一束平面偏振光與自然光混合,當(dāng)它通過一理想的旋轉(zhuǎn)偏振片時,發(fā)現(xiàn)透射光強度依賴于偏振片的取向可增加到五倍,求光束中的兩種成分的光強各占總強度的百分比.旋轉(zhuǎn)偏振片時出射光的最大值為最小值的五倍即其中解上兩式,得:所以入射光中兩種成分的光強分別占總光強的和.解:設(shè)自然光光強為I1,…..6.一束平面偏振光與自然光混合,當(dāng)它通過一理想的旋解:(1)根據(jù)光柵方程(a+b)sin=k而且||<90o一光柵每厘米刻痕500條,觀察鈉光譜線(=589.3nm)，問：(1)垂直照射可以看到幾級譜線?共幾條？可見k最大為3,即能看到3級以內(nèi),共7條.解:(1)根據(jù)光柵方程(a+b)sin=k8*.設(shè)計一個平面透射光柵,當(dāng)用白光照射時,能在30o角衍射方向上觀察到600nm波長的第二級主極大,并能在該處分辨=0.0005nm的兩條光譜線,但在30o方向上卻觀察不到400nm的第三級主極大.試計算光柵常數(shù)(a+b)、總縫數(shù)N、光柵總寬度、縫距b及光柵的縫寬a各為多少？解:(1)由光柵方程(2)光柵的分辨率為則光柵的總寬度為8*.設(shè)計一個平面透射光柵,當(dāng)用白光照射時,能在30在30的方向上應(yīng)出現(xiàn)400nm的光波的第三級主極大,為使其缺級,此處應(yīng)為單縫衍射第一級暗紋處,即則光柵的縫寬為光柵的縫距為在30的方向上應(yīng)出現(xiàn)400nm的光波的第三級課堂練習(xí):波長600nm(1nm=10﹣9m)的單色光垂直入射到一光柵上，測得第二級主極大的衍射角為30°，且第三級是缺級．(1)光柵常數(shù)(a+b)等于多少？(2)透光縫最小寬度a等于多少？(3)在選定了上述(a+b)和a之后，求在衍射角-＜＜

能觀察到的主極大級次．解：

(1)由光柵方程(2)由于第三級缺級K’=1時最小寬度(3)k=3,6,9,…..缺級衍射角-＜＜可觀察到的全部主極大的級次k=-2,-1,0,1,2．共5條明紋課堂練習(xí):波長600nm(1nm=10﹣9m)的單色光垂直入加課：今日晚上7點SX107答疑時間和地點第16周五下午2點半至5點半74091月7日上午9點，下午3點SD102、103、104、107

光學(xué)大作業(yè)用A4紙打印，今日交。期末考試時間：1月8日09:00-11:00地點：登錄教務(wù)處個人賬戶查閱。加課：今日晚上7點SX107光學(xué)大作業(yè)期末考試時間：1月8日一振動與波動二波動光學(xué)三量子物理20分左右50分左右30左右內(nèi)容與各部分比例大約為四、附加題10分不考的內(nèi)容：熱學(xué)、偏振光干涉的計算、光電效應(yīng)、一維諧振子、激光、原子核一振動與波動二波動光學(xué)三量子物理20分左右50分左大學(xué)物理問卷調(diào)查大學(xué)物理問卷調(diào)查物理競賽獲獎名單一等獎：易啟圣二等獎：秦宇皓三等獎：賈昕胤、任雨喬、蘇蒙、郎寒肖物理競賽獲獎名單一等獎：易啟圣(一)教學(xué)要求1.理解相干光的條件和獲得相干光的基本原理和方法.習(xí)題課

波動光學(xué)2.掌握光程和光程差的概念及其計算方法.學(xué)會運用光程差的概念來分析干涉、衍射現(xiàn)象的有關(guān)問題,并會判斷有無半波損失.3.理解增透膜、增反膜的原理,了解1/2、1/4波片的作用.4.掌握楊氏雙縫干涉、平行平面膜干涉、等厚干涉、多縫干涉的條紋分布與特征,并掌握有關(guān)的計算.6.理解自然光、線偏振光的概念及偏振光的獲得方法和檢驗方法;理解布儒斯特定律和馬呂斯定律.5.掌握單縫、光柵的夫瑯禾費衍射條紋分布規(guī)律及有關(guān)的計算,進(jìn)一步明確干涉與衍射現(xiàn)象的區(qū)別和聯(lián)系.(一)教學(xué)要求1.理解相干光的條件和獲得相干光波干涉衍射偏振三個性質(zhì)兩束光的干涉，不考慮衍射效應(yīng)五個典型實驗楊氏雙縫實驗平行膜干涉實驗劈尖實驗牛頓環(huán)實驗邁克爾孫干涉實驗多束光干涉與衍射疊加效應(yīng)——光柵一束光的子波干涉效應(yīng)——光柵方程缺極條件光強分布圖單縫衍射暗紋公式圓孔衍射瑞利判劇偏振光的產(chǎn)生偏振光的檢驗偏振光的分類馬呂斯定理布儒斯特定理波片知識框架光波干涉衍射偏振三個性質(zhì)兩束光的干涉，不考慮衍射效應(yīng)五個典型(二)基本概念和規(guī)律

2.光的相干條件:其中:k=0,1,2,3

1.光程、光程差:位相差:當(dāng)時:（k=0,1,2…）（干涉加強）（干涉減弱）有反射時(二)基本概念和規(guī)律2.光的相干條件:其中:k相干光獲得:分波振面法

3.楊氏雙縫干涉條件：垂直入射雙縫(雙縫為初位相相同相干波源);同一均勻介質(zhì)中疊加.條紋中心位置:條紋中心間距:相干光獲得:分波振面法3.楊氏雙縫干涉條件：垂直

4.薄膜干涉增反膜增透膜薄膜上方反射光干涉相干加強

相干減弱薄膜各處厚度e相等,平行光入射,角度i為零時;薄膜最小厚度相干光獲得:分振幅法4.薄膜干涉增反膜增透膜薄膜上方反射光干涉相干加薄膜各處厚度e相等，面光源照射,入射角i為0-90度*只要入射角i相同的光線都將匯聚在同一個干涉環(huán)上等傾干涉*干涉圖樣是一組明暗相間的同心圓環(huán)；*中心處干涉級最高。平行光入射且入射角度i為零，薄膜各處厚度e不相等時相同的膜厚對應(yīng)同一干涉條紋等厚干涉薄膜各處厚度e相等，面光源照射,入射角i為0-90度*只要入

a.劈尖干涉

b.牛頓環(huán)干涉

條紋間距:

明環(huán)半徑:

暗環(huán)半徑:相鄰級次薄膜厚度差：a.劈尖干涉b.牛頓環(huán)干涉條紋間距:光束2′和1′發(fā)生干涉等傾條紋等厚條紋2211半透半反膜補償板反射鏡反射鏡光源觀測裝置薄膜則有：若M1平移d干涉條移過N條SM2M1G1G2E若光路1中插入待測介質(zhì)M11ln相應(yīng)移過條紋數(shù)N時邁克耳遜干涉儀應(yīng)用1應(yīng)用2光束2′和1′發(fā)生干涉等傾條紋等厚條紋2211半透半反膜5.夫瑯禾費單縫衍射中央明紋全角寬度:o=2/a第k級明紋角寬度:k=/a(半波帶法)條件：一束單色平行光垂直單縫入射線寬度條紋寬度相干光獲得:分波振面法5.夫瑯禾費單縫衍射中央明紋全角寬度:o=26.光柵衍射相干光獲得:分波振面法條件：一束單色平行光垂直光柵入射*光柵衍射主極大的位置(光柵方程式):相鄰兩個主極大之間共有N–1條暗紋，N–2條次級明紋其中:k=0,1,2,3*缺級條件:k'=1,2,3*單縫中央明紋內(nèi)多光束干涉主極大的條數(shù)*可觀察到的主極大的最高級次:6.光柵衍射相干光獲得:分波振面法條件：一束單色平行光垂直*波長及+d的第k級主明紋(主極大)相互分開的角距離*光柵的分辨本領(lǐng)7.X射線衍射布喇格公式晶面間距d，掠射角，8.光學(xué)儀器的最小分辨角:分辨本領(lǐng):*波長及+d的第k級主明紋(主極大)相互分開的角距9.布儒斯特定律10.馬呂斯定律:入射光是完全偏振光,光強Io:布儒斯特角:i0i0

+r0=90O線偏振光入射，通過厚為d的晶片，o、e光產(chǎn)生光程差和相位差：11.波(晶)片─相位延遲片四分之一波片二分之一波片9.布儒斯特定律10.馬呂斯定律:入射光是完全偏振光,光裝置1d晶片C偏振片P2偏振化方向

單色自然光偏振片P1偏振化方向光軸方向1).振幅關(guān)系P2P1CA1AeAoA2oA2e在P2

后，振幅為：P1、P2垂直12.偏振光的干涉2).相位關(guān)系兩束光強相等的線偏振相干光!干涉相消干涉相長相干光獲得:分振動面法裝置1d晶片C偏振片P2偏振化方向單色偏振片P1偏振化方(三)課堂討論題1.在楊氏雙縫干涉中,若作如下變化,屏幕上干涉條紋將如何變化?(2)將整個裝置沒入水中;

(1)將鈉黃光589.3nm換成632.8nm的氦氖激光;(3)將雙縫(S1和S2)的間距d縮小;(4)將屏幕向雙縫靠近;(5)若S1和S2兩縫的寬度不等;變寬變窄變寬變窄暗紋不黑

光強度的影響IImaxImin02-24-4(三)課堂討論題1.在楊氏雙縫干涉中,若作如下(6)在雙縫之一的后面放一折射率為n厚度為t的透明薄膜;明紋沿屏幕向下平移相鄰明紋中心間距:明紋間隔不變(6)在雙縫之一的后面放一折射率為n厚度為t的透明(7)在雙縫干涉實驗中，入射光的波長為，用玻璃紙遮住雙縫中的一個縫，若玻璃紙中光程比相同厚度的空氣的光程大2.5，則屏上原來明紋處(A)仍為明條紋；(B)變?yōu)榘禇l紋；(C)既非明紋也非暗紋；(D)無法確定是明紋，還是暗紋．

答:[B]屏上原來明紋處(7)在雙縫干涉實驗中，入射光的波長為，用玻璃紙遮住雙縫(9)在如圖的雙縫干涉裝置中加入偏振片P、P'、P1

、P2,其中P1、P2的偏振化方向互相垂直,P和P'的偏振化方向互相平行并且與P1、P2的偏振化方向成45o角.試問在下列4種情形下,屏幕上有無干涉條紋出現(xiàn)(填有、無):s2S1P屏P'P2P1s

①撤掉P與P保留P1、P2

,

()條紋:②撤掉P保留P、P1、P2

,

()條紋:③撤掉P保留P、P1、P2,

()條紋:④P、P、P1、P2同時存在,()條紋:無無無有(9)在如圖的雙縫干涉裝置中加入偏振片P、P'、P如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在兩個平玻璃板之間，用單色平行光垂直照射，觀察到等厚干涉條紋如圖所示#1b1201023aABC可能A最大可能B最大可能B比A大，比C小從圖中無法確認(rèn)如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在兩個平玻璃板之如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在兩個平玻璃板之間，用單色平行光垂直照射，觀察到等厚干涉條紋如圖所示。假設(shè)在滾珠A處施加一壓力，可以觀察到干涉條紋變稀疏了，則#1a1201023bA最大C最大B比A大，比C小從圖中無法確認(rèn)ABC如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在兩個平玻璃板之如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在連個平玻璃板之間，用波長為的單色平行光垂直照射，觀察到等厚干涉條紋如圖所示。則滾珠A、B的直徑差為：#1a1201023c/22從圖中無法確認(rèn)ABC如圖所示，將A,B,C三個直徑相近的滾珠放在連個平玻璃板之2.利用光的干涉可以檢驗工件的質(zhì)量,將三個直徑相近的滾珠A、B、C放在兩塊平玻璃之間,用單色()平行光垂直照射,觀察到等厚條紋如圖。(1)怎樣判斷三個滾珠哪個大?哪個小？ABCFAB

假若

假若將滾珠A、B、C其中任意兩個放在兩塊平玻璃之間2.利用光的干涉可以檢驗工件的質(zhì)量,將三個直徑相近的滾珠ABCFABC

假若

假若若：滾珠B的直徑大小介于其它兩球間，將滾珠B放在

A、C間再次比較ABCFABC假若假若若：滾珠B的直徑大小介于其它兩球間(2)若單色光波長為,試用表示它們直徑之差.(3)若2,且C恰為暗紋,試畫出干涉暗紋分布.ABCABCABC(2)若單色光波長為,試用表示它們直徑之差.(3平行單色光垂直入射于單縫上，觀察夫瑯禾費衍射．若屏上P點處為第二級暗紋，則單縫處波面相應(yīng)地可劃分為___個半波帶．若將單縫寬度縮小一半，P點處將是______級___紋．4第一

暗

若屏上第三級暗紋對應(yīng)于單縫處波面可劃分為_____個半波帶，若將縫寬縮小一半，原來第三級暗紋處將是_______紋．6第一

亮

暗紋

4個半波帶

第一級暗紋3平行單色光垂直入射于單縫上，觀察夫瑯禾費衍射．若屏上P點4兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過．當(dāng)其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)180°時透射光強度發(fā)生的變化為：(A)光強單調(diào)增加．(B)光強先增加，后又減小至零．(C)光強先增加，后減小，再增加．(D)光強先增加后減小，再增加，再減小至零．答:[B]

4兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過5一束自然光從空氣投射到玻璃表面上(空氣折射率為1)，當(dāng)折射角為30°時，反射光是完全偏振光，則此玻璃板的折射率等于多少?

i0

+r0=90O

答:若n1

=1.00(空氣)，n2(玻璃)，則：5一束自然光從空氣投射到玻璃表面上(空氣折射率為1)，當(dāng)折6.光柵的衍射條紋,是“衍射和干涉的總效果”,如何理解這一說法?(1)光柵每一縫的衍射圖樣,在屏上是怎樣分布的?(2)缺級現(xiàn)象是怎樣造成的?(3)為什么光柵衍射條紋的強度,隨級次的增大而逐漸減弱?(4)光柵衍射條紋如何體現(xiàn)能量守恒的觀點？6.光柵的衍射條紋,是“衍射和干涉的總效果”,如#1a1202017a黃光垂直照射到一個衍射光柵上。光柵后面的屏幕上可以看到衍射圖樣由三個黃色斑點組成，一個在衍射角為零度的方向，另外兩個分別在45°的方向。我們現(xiàn)在在黃光源上加上同樣強度的紅色光源，則新的衍射圖樣大致為：紅色的斑點在45°的方向黃色的斑點在在45°的方向橙色的斑點在0°、45°的方向橙色的斑點在0°，黃色的斑點45°，紅色的斑點稍微偏離的更遠(yuǎn)一點橙色的斑點在0°，黃色的斑點45°，紅色的斑點稍微更靠近一些以上都不對#1a1202017a黃光垂直照射到一個衍射光柵上。光柵后面#1b1202017b黃光垂直照射到一個衍射光柵上。光柵后面的屏幕上可以看到衍射圖樣由5個黃色斑點組成，分別在0°、15°和30°的方向。我們現(xiàn)在在黃光源上加上同樣強度的紅色光源，以下哪個描述是正確的：大約15°方向上黃、紅點的距離較大大約30°方向的黃、紅點的距離較大明紋的級次越高，黃、紅點之間的距離越小明紋的級次越高，黃、紅點之間的距離越大不論那個方向，黃、紅點之間的距離是一樣的}}比較這兩個距離#1b1202017b黃光垂直照射到一個衍射光柵上。光柵后面7.試根據(jù)圖中干涉或衍射圖形,分析哪個是雙縫、多縫產(chǎn)生的?并說明a(透光)和b(不透光)之間的關(guān)系.OIsinIsinOIsinOIsinO雙縫四縫a+b=2a四縫a+b＞＞a多縫(N很多)光柵a+b=3a(a+b)~10a單縫第一暗紋中心很大7.試根據(jù)圖中干涉或衍射圖形,分析哪個是雙縫、多縫1.楊氏雙縫干涉實驗中,單色光源的波長為

=550nm,圖中D=3m,d=S1S2=3.3mm,求：(1)條紋間距;課堂計算題(2)若將一厚度l=0.01mm折射率為n的玻璃片放在縫S2的后面,此時條紋如何移動?寫出第k級條紋移動距離x的表達(dá)式.s2S1OMNdDxn,l解:(1)

條紋間距1.楊氏雙縫干涉實驗中,單色光源的波長為=5移動距離為:“–”表示向下移動.(2)

條紋由x向下移動至x處.放玻璃片前,放玻璃片后,s2S1OMNdDxn,lx'移動距離為:“–”表示向下移動.(2)條紋由x向下移動至x解:(1)充液體前后條紋間距分別為:液體折射率為(2)

在距棱邊為L=3.15m處,充液前為暗紋.充液體后為明紋.2.兩塊平板玻璃構(gòu)成一空氣劈尖,用單色平行光垂直照射,在反射光中觀察到干涉條紋,其(暗紋)間距為0.35cm.若在此劈尖中充入某種液體,條紋間距變?yōu)?.3cm.求：(1)這種液體的折射率n;(2)距棱邊3.15cm處,在充入液體前后條紋是明還是暗?解:(1)充液體前后條紋間距分別為:液體折射率為(2)在距3.如圖的單縫裝置,縫寬a=0.55mm,透鏡焦距f=0.5m,今以白光垂直照射狹縫,在觀察屏上

x=1.5mm處為一明紋極大,求:(1)入射光的波長及該明紋的級次;Oxf(2)單縫所在處的波振面被分成的半波帶的數(shù)目.解:(1)由明紋條件:當(dāng)較小時有由上兩式可得入射光波長(2)單縫所在處的波陣面被分成的半波帶數(shù)目為(2k+1)個,分別為5個和