大學(xué)物理(波動(dòng)光學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié))課件

大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（波動(dòng)光學(xué)）

大學(xué)物理光的干涉光的衍射光的偏振波動(dòng)光學(xué)光程差與相位差明暗干涉條紋明暗條件最大光程差衍射條紋明暗條件明暗馬呂斯定律布儒斯特定律雙折射現(xiàn)象O光、e

光波動(dòng)光學(xué)小結(jié)光的干涉光的衍射光的偏振波動(dòng)光學(xué)光程差與相位差明暗干分振幅法光的干涉（相干光源）分波振面法楊氏雙縫干涉菲涅耳雙鏡洛埃德鏡等傾干涉等厚干涉薄膜干涉在光垂直入射的情況下分振幅法光的干涉（相干光源）分波振面法楊氏雙縫干涉菲涅耳雙鏡光的衍射單縫衍射：圓孔衍射：光柵衍射：光柵衍射條紋是單縫衍射和多光束干涉的綜合效果。半波帶法愛里斑的半角寬度：光柵方程缺級(jí)現(xiàn)象最高級(jí)次滿足：光的衍射單縫衍射：圓孔衍射：光柵衍射：光柵衍射條紋是單縫衍射楊氏雙縫劈尖干涉條紋寬度暗紋明紋單縫衍射牛頓環(huán)類別重要公式k=0,1,2,...k=0,1,2,...k=1,2,...k=0,1,2,...k=1,2,...k=1,2,...楊氏雙縫劈尖干涉條紋寬度暗紋明紋單縫衍射牛頓環(huán)類別重其他公式：2、光學(xué)儀器最小分辨角和分辨本領(lǐng)：1、邁克爾遜干涉儀：4、X射線的衍射：3、斜入射時(shí)，光柵方程：其他公式：2、光學(xué)儀器最小分辨角和分辨本領(lǐng)：1、邁克爾遜干1、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，所用光的波長(zhǎng)，雙縫與屏的距離為D=300mm；雙縫間距d=0.134mm,則中央明紋兩側(cè)的兩個(gè)第三級(jí)明紋之間的距離為___________。2、用波長(zhǎng)為

的單色光垂直照射折射率為n2的劈尖膜。圖中各部分的折射率的關(guān)系是n1<n2<n3。觀察反射光的干涉條紋，從劈尖頂向右數(shù)第5條暗條紋中心所對(duì)應(yīng)的厚度e=_____。

一、填空題：1、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，所用光的波長(zhǎng)3、光強(qiáng)均為Ｉ０的兩束相干光發(fā)生干涉時(shí)在相遇的區(qū)域可能出現(xiàn)的最大光強(qiáng)是

。4、邁克耳遜干涉儀的可動(dòng)反射鏡M移動(dòng)了0.620mm的過(guò)程，觀察到條紋移動(dòng)了2300條，則所用光的波長(zhǎng)為

埃。

5、在單縫的夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，屏上第五級(jí)暗紋對(duì)應(yīng)于單縫處波面可劃分為

個(gè)半波帶，若將縫寬縮小一半，原來(lái)的第三級(jí)暗紋將是

紋.3、光強(qiáng)均為Ｉ０的兩束相干光發(fā)生干涉時(shí)在相遇的區(qū)域可能7、用波長(zhǎng)為5000?的平行單色光垂直照射在一透射光柵上，在分光計(jì)上測(cè)得第一級(jí)光譜線的衍射角為。則該光柵每一毫米上有_____________條刻痕。6、有兩個(gè)同相的相干點(diǎn)光源S1和S2，發(fā)出波長(zhǎng)為λ的光。A是它們連線的中垂線上的一點(diǎn)。若在S1與A之間插入厚度為e、折射率為n的薄玻璃片，則兩光源發(fā)出的光在A點(diǎn)的相位差=__________。若已知λ=5000?，n=1.5，A點(diǎn)恰為第四級(jí)明紋中心，則e=________?。7、用波長(zhǎng)為5000?的平行單色光垂直照射在一透射光柵上，在8、在單縫的夫瑯和費(fèi)衍射示意圖中所畫的各條正入射光線間距相等，那么光線1和3在屏上P點(diǎn)相遇時(shí)的相位差為

，P點(diǎn)應(yīng)為

點(diǎn)。P點(diǎn)為暗點(diǎn)暗9、在光學(xué)各向異性的晶體內(nèi)部有一確定的方向，沿這一方向?qū)こ９釵光和非常光e光的

相等，該方向稱為晶體的光軸，只有一個(gè)光軸方向的晶體稱為

晶體。10、一自然光通過(guò)兩個(gè)偏振片，若兩片的偏振化方向間夾角由A轉(zhuǎn)到B，則轉(zhuǎn)前和轉(zhuǎn)后透射光強(qiáng)之比為

。單軸速度8、在單縫的夫瑯和費(fèi)衍射示意圖中所畫的各條正入射光線間距P點(diǎn)二、選擇題：2、一束波長(zhǎng)為的單色光由空氣入射到折射率為n的透明介質(zhì)上，要使反射光得到干涉加強(qiáng)，則膜的最小厚度為：1、兩個(gè)直徑有微小差別的彼此平行的滾柱之間的距離為L(zhǎng)，夾在兩塊平晶的中間，形成空氣劈尖，當(dāng)單色光垂直入射時(shí)，產(chǎn)生等厚干涉條紋，如果滾柱之間的距離L變小，則在L范圍內(nèi)干涉條紋的A）數(shù)目減少，間距變大。B）數(shù)目不變，間距變小。C）數(shù)目增加，間距變小。D）數(shù)目減少，間距不變。二、選擇題：2、一束波長(zhǎng)為的單色光由空氣入射到折射率3、平行單色光垂直照射到薄膜上，經(jīng)上下表面反射的兩束光發(fā)生干涉，若薄膜厚度為e，且n1<n2>n3，

1為入射光在折射率為n1的媒質(zhì)的波長(zhǎng)，則兩束光在相遇點(diǎn)的相位差為：4、在邁克爾遜干涉儀的一支光路中，放入一片折射率為n的透明介質(zhì)薄膜后，測(cè)出兩束光的光程差的改變量為一個(gè)波長(zhǎng)λ，則薄膜厚度為：3、平行單色光垂直照射到薄膜上，經(jīng)上下表面反射的兩束光4、在

Ａ）向上平移動(dòng)Ｂ）向上平移動(dòng)Ｃ）不動(dòng)Ｄ）條紋間距變大6、在單縫的夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，若減小縫寬，其他條件不變，則中央明紋5、在單縫的夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，把單縫垂直透鏡光軸稍微向上平移時(shí),屏上的衍射圖樣將A）寬度變小B）寬度變大C）寬度不變，且中心強(qiáng)度不變D）寬度不變，但中心強(qiáng)度變小

Ａ）向上平移動(dòng)Ｂ）向上平移動(dòng)6、在單縫的夫瑯和費(fèi)7、一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，設(shè)以布儒斯特角i0

入射，則在界面2上的反射光：A）自然光。B）完全偏振光且光矢量的振動(dòng)方向垂直于入射面。C）完全偏振光且光矢量的振動(dòng)方向平行于入射面。D）部分偏振光。8、兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時(shí)沒(méi)有光線通過(guò)，當(dāng)其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)1800時(shí)透射光強(qiáng)度發(fā)生的變化為：A）光強(qiáng)單調(diào)增加B）光強(qiáng)先增加，后又減小到零。C）光強(qiáng)先增加，后又減小，再增加。D）光強(qiáng)先增加，后減小，再增加，再減小到零。7、一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，設(shè)以布儒斯特角i0A10、一束光是自然光和線偏振光的混和，讓它垂直通過(guò)一偏振片。若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，測(cè)得透射光強(qiáng)最大值是最小值的5倍，那么入射光中自然光與線偏振光的比值是：A）1/2B）1/5C）1/3D）2/39、如果兩個(gè)偏振片堆疊在一起，且偏振化方向之間夾角為600，光強(qiáng)為I0的自然光垂直入射在偏振片上，則出射光強(qiáng)為：A）I0/8． B）3I0／8．C）I0/4． D）3I0／4． 10、一束光是自然光和線偏振光的混和，讓它垂直通過(guò)一偏A）[例1]一束波長(zhǎng)為550nm的平行光以30o角入射到相距為d=1.00×10–3mm的雙縫上，雙縫與屏幕E的間距為D=0.10m。在縫S2上放一折射率為1.5的玻璃片，這時(shí)雙縫的中垂線上O點(diǎn)處出現(xiàn)第8級(jí)明條紋。求：1）此玻璃片的厚度。2）此時(shí)零級(jí)明條紋的位置。解：1）入射光到達(dá)雙縫時(shí)已有光程差：經(jīng)雙縫后，又產(chǎn)生附加光程差：兩束光在點(diǎn)O處相聚時(shí)的光程差為：由題意知：點(diǎn)O處為第8級(jí)明條紋，即：[例1]一束波長(zhǎng)為550nm的平行光以30o角入射到2）設(shè)零級(jí)明條紋位于點(diǎn)O下方距離為

x的點(diǎn)p處。解得：則兩束光到達(dá)該處的光程差為：2）設(shè)零級(jí)明條紋位于點(diǎn)O下方距離為解得：則兩束光到達(dá)該處的光[例2]在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,波長(zhǎng)的單色平行光垂直照射到縫間距為的雙縫上，屏到雙縫的距離D=2m.求：1)中央明紋兩側(cè)兩條10級(jí)明紋中心的距離。2)以厚度為，折射率為n=1.58的玻璃片覆蓋后，零級(jí)明紋將移到原來(lái)的第幾級(jí)的位置。解:1)故：2)覆蓋玻璃后零級(jí)條紋應(yīng)滿足：不蓋玻璃時(shí)此處為k級(jí)滿足：[例2]在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,波長(zhǎng)[例3]在半徑R2=20m的凸球形玻璃球面上疊放一個(gè)待測(cè)的曲率半徑為R1的平凸透鏡，兩球面在C點(diǎn)相接觸。用波長(zhǎng)5461?的單色光垂直入射，測(cè)得牛頓環(huán)的第25個(gè)亮環(huán)的半徑r=9.444mm。試求平凸透鏡的半徑R1。通過(guò)C點(diǎn)作兩球面的切平面解：設(shè)第25個(gè)亮環(huán)所對(duì)應(yīng)的空氣劈尖的厚度為e。則滿足以下關(guān)系：CO1R1R2re1e2而代入已知條件，得：[例3]在半徑R2=20m的凸球形玻璃球面上疊放一個(gè)待[例4]波長(zhǎng)為5890?的光，入射到寬為a=1.0mm的單縫上，使在離縫D=2.0m遠(yuǎn)的屏上產(chǎn)生衍射條紋。求在中央明條紋任一側(cè)，相鄰兩暗紋之間的距離。若將整個(gè)裝置浸入水中，此時(shí)相鄰兩暗紋之間的距離是多少？解：1）2）若浸入水中，[例4]波長(zhǎng)為5890?的光，入射到寬為a=1.0mm的單[例5]在單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的光有兩種波長(zhǎng)，λ1=4000?，λ2=7600?。單縫縫寬a=1.0×10－2cm。透鏡焦距f=50cm，求1）兩種光第一級(jí)衍射明紋中心之間的距離。2）若用d=1.0×10－3

cm的光柵替換單縫，其他條件和上一問(wèn)相同。求兩種光第一級(jí)主極大之間的距離。解：1）由單縫衍射明條紋公式知：[例5]在單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的光有兩種波長(zhǎng)，解2）光柵方程：2）光柵方程：[例6]一衍射光柵，每厘米有200條透光縫，每條透光縫寬為

a=2×10-3cm，在光柵后放一焦距f=1m的凸透鏡，現(xiàn)以

λ=6000?的單色平行光垂直照射光柵，求：1）透光縫a的單縫衍射中央明條紋寬度為多少？2）在該寬度內(nèi)，有幾個(gè)光柵衍射主極大？解：1）[例6]一衍射光柵，每厘米有200條透光縫，每條透光縫寬在該范圍內(nèi)能看到的主極大個(gè)數(shù)為5個(gè)。光柵方程：2）單縫衍射第一級(jí)極小滿足所以，第一次缺級(jí)為第五級(jí)。在單縫衍射中央明條紋寬度內(nèi)可以看到0、±1、±2級(jí)主極大明條紋共5條。在該范圍內(nèi)能看到的主極大個(gè)數(shù)為5個(gè)。光柵方程：2）單縫衍射第例題波長(zhǎng)

λ=6000埃單色光垂直入射到一光柵上，測(cè)得第二級(jí)主極大的衍射角為30度，且第三級(jí)缺級(jí)。①光柵常數(shù)（a+b)是多大？②透光縫可能的最小寬度是多少？③在選定了上述(a+b)和a之后，求在衍射角-π/2<φ<π/2范圍內(nèi)可能觀察到的全部主極大的級(jí)次。解（1）由二級(jí)主極大滿足的光柵方程：（2）由第三級(jí)缺級(jí)，透光縫的最小寬度為：（3）可能觀察到的主極大極次為：0，±1，±2例題波長(zhǎng)λ=6000埃單色光垂直入射到一光柵上，測(cè)得第作業(yè)：10-9．如圖所示，用波長(zhǎng)為

的單色光垂直照射折射率為n2的劈尖。圖中各部分折射率的關(guān)系是n1<n2<n3，觀察反射光的干涉條紋，從劈尖頂端開始向右數(shù)第5條暗紋中心所