大學(xué)物理課件-波動(dòng)光學(xué)

波動(dòng)光學(xué)楊氏雙縫干涉、薄膜干涉夫瑯和費(fèi)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(diǎn)

11.1光的干涉

光是一種電磁波平面電磁波方程可見(jiàn)光的范圍

光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼視覺(jué)和底片感光上起主要作用.電磁波是橫波P21

相干光普通光源發(fā)光特點(diǎn)：1、原子發(fā)光是斷續(xù)的2、振動(dòng)方向不同3、振動(dòng)頻率不同普通光源的發(fā)光機(jī)制原子能級(jí)及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射p楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)暗紋明紋明暗條紋的位置條紋位置與波長(zhǎng)的關(guān)系：條紋間距（寬度）：?jiǎn)紊飧骷?jí)明、暗條紋寬度相同，不同波長(zhǎng)的光條紋寬度不同。條紋亮度：各級(jí)明條紋亮度相同。洛埃鏡實(shí)驗(yàn)PML半波損失：光從光疏媒質(zhì)（n較?。┥湎蚬饷苊劫|(zhì)（n較大）時(shí)，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(gè)波長(zhǎng)的波程差，稱(chēng)為半波損失。折射光沒(méi)有半波損失。光程同一束光在不同的介質(zhì)中頻率不變。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薄膜干涉當(dāng)時(shí)

考慮半波損失時(shí)，附加光程差取均可，符號(hào)不同，取值不同，對(duì)問(wèn)題實(shí)質(zhì)無(wú)影響.注意例2：例11-2增透膜

23玻璃11.2光的衍射衍射現(xiàn)象：只有當(dāng)波長(zhǎng)與障礙物的線(xiàn)度可比擬時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象?；莞?菲涅爾原理子波干涉夫瑯和費(fèi)單縫衍射：光源、單縫、屏幕距離無(wú)窮遠(yuǎn)縫寬a、波長(zhǎng)λ、焦距f、衍射角φ衍射角對(duì)稱(chēng)軸上為中央明條紋P點(diǎn)的干涉結(jié)果由A、B的光程差BC=aSinφ決定AB分割為兩個(gè)半波帶：半波帶法半波帶：BC上半個(gè)波長(zhǎng)在AB上對(duì)應(yīng)的部分。AB分割為三個(gè)半波帶：剩下一個(gè)半波帶無(wú)法抵消，所以P點(diǎn)為明條紋。對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光程差為λ/2，所以互相抵消，P點(diǎn)為暗條紋。單縫衍射明、暗條紋的條件：各級(jí)明條紋亮度光柵衍射由許多等寬度、等距離的狹縫排列起來(lái)形成的光學(xué)元件.衍射角狹縫寬度：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(jí)現(xiàn)象

單縫衍射為暗條紋時(shí)，即aSinφ=±k’λ時(shí)，干涉出現(xiàn)缺級(jí)。

即（a+b）/a為整數(shù)時(shí)，發(fā)生缺級(jí)。光柵衍射光譜例3：例11-4光的波動(dòng)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(guò)狹縫11.3光的偏振自然光偏振光自然光：一般光源發(fā)出的光中，包含著各個(gè)方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（軸對(duì)稱(chēng)）這樣的光叫自然光。

自然光以?xún)苫ハ啻怪钡?、互為?dú)立的、振幅相等的光振動(dòng)表示,并各具有一半的振動(dòng)能量。符號(hào)表示注意各光矢量間無(wú)固定的相位關(guān)系。

二互相垂直方向是任選的。完全偏振光（線(xiàn)偏振光）：符號(hào)表示部分偏振光：某一方向的光振動(dòng)比與之垂直方向上的光振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的光為部分偏振光。符號(hào)表示光振動(dòng)只沿某一固定方向的光。振動(dòng)面

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(dòng),而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過(guò)。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(dòng)通過(guò)的某一特定方向。偏振化方向起偏器檢偏器

檢偏起偏器馬呂斯定律NM檢偏器起偏器NM例4有兩個(gè)偏振片,一個(gè)用作起偏器,一個(gè)用作檢偏器.當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為時(shí),一束單色自然光穿過(guò)它們,出射光強(qiáng)為;當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為時(shí),另一束單色自然光穿過(guò)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(guò)起偏器后光強(qiáng)分別為和.經(jīng)過(guò)檢偏器后立體電影原理旋光現(xiàn)象振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)迎著出射光觀察：右旋：順時(shí)針

左旋：逆時(shí)針對(duì)旋光物質(zhì)：φ=αdd：?jiǎn)挝粸榉置爪粒盒饴蕦?duì)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(zhǎng)及溶液溫度有關(guān)旋光計(jì)11.4光的吸收朗伯定律α：吸收系數(shù)朗伯-比爾定律對(duì)溶液：

令透射比吸收度消光系數(shù)

比色計(jì)分光光度計(jì)光譜分析

干涉：楊氏雙縫干涉

薄膜干涉、半波損失、光程衍射：夫瑯和費(fèi)單縫衍射光柵公式、半波帶、缺級(jí)、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)

11-2、11-11作業(yè)EHC電磁波400——450——500——550——600——650——760nm紫藍(lán)綠黃橙紅可見(jiàn)光譜條紋位置與波長(zhǎng)的關(guān)系：光強(qiáng)分布圖圓孔衍射單縫衍射*光的衍射現(xiàn)象*菲涅爾衍射和夫瑯和費(fèi)衍射夫瑯和費(fèi)衍射光源、屏與縫相距無(wú)限遠(yuǎn)縫在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)夫瑯和費(fèi)衍射菲涅爾衍射縫

光源、屏與縫相距有限遠(yuǎn)單縫衍射各級(jí)條紋亮度入射光為白光時(shí)