光學(xué)3-1基礎(chǔ)物理課堂講稿下第十六講

光學(xué)3-1基礎(chǔ)物理課堂講稿下第十六講目錄contents引言光的干涉現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象光的偏振現(xiàn)象現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)簡介總結(jié)與回顧01引言簡要回顧了上節(jié)課中介紹的光的干涉現(xiàn)象，包括雙縫干涉、薄膜干涉等。光的干涉現(xiàn)象干涉條件干涉應(yīng)用重申了產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件，即兩束光波的頻率相同、振動方向相同且相位差恒定。簡要提及了干涉在光學(xué)測量、光學(xué)表面檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用。030201回顧上節(jié)課內(nèi)容光的衍射現(xiàn)象：本節(jié)課將重點(diǎn)介紹光的衍射現(xiàn)象，包括衍射的定義、分類和基本原理。衍射與干涉的區(qū)別與聯(lián)系：分析衍射與干涉在物理本質(zhì)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上的區(qū)別與聯(lián)系，幫助學(xué)生更好地理解這兩種光學(xué)現(xiàn)象。衍射的應(yīng)用：介紹衍射在光譜分析、光學(xué)儀器設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的應(yīng)用，以及衍射光柵、全息術(shù)等衍射技術(shù)的原理和應(yīng)用。課堂安排：本節(jié)課將首先通過理論講解和公式推導(dǎo)介紹光的衍射原理，然后通過實(shí)驗(yàn)演示和數(shù)據(jù)分析幫助學(xué)生加深對衍射現(xiàn)象的理解，最后通過討論和思考題引導(dǎo)學(xué)生思考衍射現(xiàn)象在日常生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用。本節(jié)課目標(biāo)和安排02光的干涉現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在屏幕上觀察到明暗相間的干涉條紋原理分析光波通過雙縫后發(fā)生干涉，形成明暗相間的干涉條紋，條紋間距與光波長、雙縫間距及屏幕到雙縫的距離有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置激光源、雙縫、屏幕雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

薄膜干涉及其應(yīng)用薄膜干涉現(xiàn)象光照射在薄膜上，經(jīng)前后兩個表面反射后形成干涉應(yīng)用舉例肥皂泡、水面上的油膜等呈現(xiàn)彩色，是薄膜干涉的結(jié)果原理分析光在薄膜前后兩個表面反射后形成的光程差導(dǎo)致干涉現(xiàn)象的發(fā)生，不同波長的光產(chǎn)生不同的干涉結(jié)果，呈現(xiàn)出不同的顏色實(shí)驗(yàn)裝置01凸透鏡、平面玻璃、單色光實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象02在凸透鏡與平面玻璃接觸處觀察到一系列同心圓環(huán)狀的干涉條紋原理分析03凸透鏡與平面玻璃接觸處形成空氣薄膜，單色光照射時發(fā)生干涉，形成同心圓環(huán)狀的干涉條紋，環(huán)的半徑與光波長、凸透鏡曲率半徑及接觸處的空氣層厚度有關(guān)牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)及原理03光的衍射現(xiàn)象03原理分析光波通過單縫時發(fā)生衍射，衍射光在屏幕上疊加形成干涉條紋。01實(shí)驗(yàn)裝置單色光源、單縫、屏幕02實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象當(dāng)單色光通過單縫時，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋，中央為亮條紋，兩側(cè)為明暗相間的條紋。單縫衍射實(shí)驗(yàn)泊松亮斑當(dāng)單色光通過不透明的小圓盤時，在屏幕陰影中心出現(xiàn)一個亮斑，即泊松亮斑。圓孔衍射當(dāng)單色光通過小圓孔時，在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán)狀衍射條紋，中央為暗斑。原理分析光波通過圓孔或小圓盤時發(fā)生衍射，衍射光在屏幕上疊加形成干涉條紋。泊松亮斑是由于衍射光在圓盤邊緣發(fā)生干涉加強(qiáng)而形成的。圓孔衍射與泊松亮斑一種具有周期性結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，可以將入射光分解成不同波長的光譜。衍射光柵描述衍射光柵中各級光譜位置與波長、光柵常數(shù)等參數(shù)之間的關(guān)系。光柵方程光譜分析、光學(xué)測量、激光器等。例如，在光譜分析中，利用衍射光柵可以將復(fù)合光分解為不同波長的單色光，進(jìn)而研究物質(zhì)的成分和性質(zhì)。應(yīng)用舉例衍射光柵及其應(yīng)用04光的偏振現(xiàn)象普通光源直接發(fā)出的光，在垂直于光波傳播方向的平面上，光矢量的大小和方向都隨時間作無規(guī)則變化。自然光光矢量在垂直于光波傳播方向的平面上，有確定的振動方向的光?？煞譃榫€偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光。偏振光自然光與偏振光概念馬呂斯定律描述線偏振光通過檢偏器后的透射光強(qiáng)與檢偏器透振方向夾角的關(guān)系。公式為：I=I0cos2θ，其中I0為入射光強(qiáng)，θ為透振方向與入射光偏振方向的夾角。應(yīng)用用于測量光的偏振方向、檢驗(yàn)光學(xué)元件的透振方向等。馬呂斯定律及應(yīng)用當(dāng)自然光以特定角度（布儒斯特角）入射到兩種透明介質(zhì)的分界面時，反射光為完全偏振光，其振動方向垂直于入射面。當(dāng)自然光從一個介質(zhì)折射到另一個介質(zhì)時，折射光和反射光一樣，都是部分偏振光。折射角越大，折射光的偏振程度越高。反射光和折射光的偏振折射光的偏振反射光的偏振05現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)簡介123介紹激光的產(chǎn)生原理，包括受激輻射、光放大等過程，以及激光的特性，如單色性、方向性、相干性等。激光的產(chǎn)生與特性介紹不同類型的激光器，如固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器等，以及它們的結(jié)構(gòu)和工作原理。激光器的種類與結(jié)構(gòu)列舉激光在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，如工業(yè)加工、醫(yī)療、通信、軍事等，并簡要說明其在這些領(lǐng)域中的作用和意義。激光的應(yīng)用領(lǐng)域激光技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域介紹常見的非線性光學(xué)現(xiàn)象，如二次諧波產(chǎn)生、光折變效應(yīng)、光孤子等，并解釋這些現(xiàn)象的物理本質(zhì)。非線性光學(xué)現(xiàn)象闡述非線性光學(xué)的基本原理，包括介質(zhì)對光的非線性響應(yīng)、光與物質(zhì)的相互作用等，以及這些原理在非線性光學(xué)現(xiàn)象中的應(yīng)用。非線性光學(xué)原理列舉非線性光學(xué)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，如光通信、光信息處理、光計(jì)算等，并簡要說明其在這些領(lǐng)域中的作用和意義。非線性光學(xué)的應(yīng)用非線性光學(xué)現(xiàn)象及原理介紹量子光學(xué)的基本概念，如光子、光的量子化、量子態(tài)等，以及這些概念在量子光學(xué)中的意義。量子光學(xué)的基本概念闡述量子光學(xué)的基本原理，包括光的量子化過程、光的相干性、光的壓縮態(tài)等，以及這些原理在量子光學(xué)研究中的應(yīng)用。量子光學(xué)的原理列舉量子光學(xué)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，如量子通信、量子計(jì)算、量子精密測量等，并簡要說明其在這些領(lǐng)域中的作用和意義。量子光學(xué)的應(yīng)用量子光學(xué)簡介06總結(jié)與回顧光的干涉現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象光的偏振現(xiàn)象光學(xué)儀器的基本原理本節(jié)課重點(diǎn)內(nèi)容回顧詳細(xì)講解了光的干涉原理，包括雙縫干涉、薄膜干涉等，通過實(shí)驗(yàn)演示了干涉圖樣的形成和特點(diǎn)。講解了光的偏振原理和偏振光的產(chǎn)生，通過實(shí)驗(yàn)演示了偏振光的特點(diǎn)和應(yīng)用。介紹了光的衍射現(xiàn)象和衍射原理，通過單縫衍射、圓孔衍射等實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受衍射現(xiàn)象。介紹了望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等光學(xué)儀器的基本原理和構(gòu)造，讓學(xué)生了解光學(xué)儀器在生活和科研中的應(yīng)用。光的波動性和量子性，包括光的波粒二象性、光電效應(yīng)、康普頓效