大學(xué)物理學(xué)習(xí)課件-2波動(dòng)光學(xué)總復(fù)習(xí)

1、光的干涉,光的衍射,光的偏振,光 是 電 磁 波,楊氏雙縫干涉,薄 膜 干 涉,邁克爾遜干涉儀,劈 尖,單 縫 衍 射,圓 孔 衍 射,衍 射 光 柵,X 射 線 的 衍 射,光學(xué)儀器分辨率,3種偏振態(tài) （起偏與檢偏）,馬 呂 斯 定 律,布 儒 斯 特 定 律,雙 折 射 現(xiàn) 象,一 光的干涉,1. 掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系，理解在什么情況下的反射光有相位躍變.,2. 能分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置.,3. 了解邁克耳孫干涉儀的工作原理.,教學(xué)基本要求,基本知識(shí)點(diǎn)-光的干涉,（：光在真空中的波長(zhǎng)）,例1 在相同的時(shí)間內(nèi)，一束波長(zhǎng)為 的單色光在空氣中和在玻璃中 A

2、) 傳播的路程相等，走過(guò)的光程相等. B) 傳播的路程相等，走過(guò)的光程不相等. C) 傳播的路程不相等，走過(guò)的光程相等. D) 傳播的路程不相等，走過(guò)的光程不相等,（：光在真空中的波長(zhǎng)）,C,1. （2）半波損失,光從光疏媒質(zhì)（n1）進(jìn)入光密媒質(zhì)（n2）；,基本知識(shí)點(diǎn)-光的干涉,2. 楊氏雙縫干涉:,平行，等間距，等亮度的條紋,基本知識(shí)點(diǎn)-光的干涉,2. 楊氏雙縫干涉:,減弱,條紋間距,平行，等間距，等亮度的條紋,例：11.1,例（2）：,如圖所示兩縫分別被折射率n1=1.4，n2=1.7的同樣厚度d的薄玻璃片遮蓋，用單色光480nm照射時(shí)，由于蓋上玻璃片使原來(lái)的干涉條紋中第五級(jí)亮紋移至中央亮

3、紋所在處，求（1）干涉條紋向何方向移動(dòng)；（2）玻璃片的厚度d為多少？,例（2）：,如圖所示兩縫分別被折射率n1=1.4，n2=1.7的同樣厚度d的薄玻璃片遮蓋，用單色光480nm照射時(shí)，由于蓋上玻璃片使原來(lái)的干涉條紋中第五級(jí)亮紋移至中央亮紋所在處，求（1）干涉條紋向何方向移動(dòng)；（2）玻璃片的厚度d為多少？,例（2）：,如圖所示兩縫分別被折射率n1=1.4，n2=1.7的同樣厚度d的薄玻璃片遮蓋，用單色光480nm照射時(shí)，由于蓋上玻璃片使原來(lái)的干涉條紋中第五級(jí)亮紋移至中央亮紋所在處，求（1）干涉條紋向何方向移動(dòng)；（2）玻璃片的厚度d為多少？,中央明紋下移,=0,跟蹤中央明紋,例（2）：,如圖所示

4、兩縫分別被折射率n1=1.4，n2=1.7的同樣厚度d的薄玻璃片遮蓋，用單色光480nm照射時(shí)，由于蓋上玻璃片使原來(lái)的干涉條紋中第五級(jí)亮紋移至中央亮紋所在處，求（1）干涉條紋向何方向移動(dòng)；（2）玻璃片的厚度d為多少？,基本知識(shí)點(diǎn)-光的干涉,2. 薄膜干涉,反射光的光程差,根據(jù)具體情況而定,加 強(qiáng),減 弱,應(yīng)用：增透膜，增反膜,例：11.2,例3 一束波長(zhǎng)為 的單色光由空氣垂直入射到折射率為n的透明薄膜上，透明薄膜放在空氣中，要使反射光得到干涉加強(qiáng)，則薄膜最小的厚度為?,反射光的光程差,根據(jù)具體情況而定,加 強(qiáng),減 弱,應(yīng)用：增透膜，增反膜,例：11.2,例（4）：,以白光垂直照射到空氣中的厚度

5、為380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率為1.33，試分析肥皂水膜的正面和背面呈現(xiàn)什么顏色？,缺級(jí),紅色,紫色,例（4）：,以白光垂直照射到空氣中的厚度為380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率為1.33，試分析肥皂水膜的正面和背面呈現(xiàn)什么顏色？,缺級(jí),紅色,紫色,（2）反面：,例（4）：,以白光垂直照射到空氣中的厚度為380nm的肥皂膜上，肥皂水的折射率為1.33，試分析肥皂水膜的正面和背面呈現(xiàn)什么顏色？,缺級(jí),（2）反面：,綠色,基本知識(shí)點(diǎn)-光的干涉,2（1）劈 尖,b,：平行于底邊，等間距的直條紋,例：11.3,基本知識(shí)點(diǎn)-光的干涉,2（2）牛頓環(huán),明環(huán)半徑,暗環(huán)半徑,同心圓環(huán)，愈向外： 愈密

6、集，級(jí)次越高,例5 若把平凸透鏡和平玻璃（折射率為1.5）制成的牛頓環(huán)裝置 搬進(jìn)水中（折射率為1.33），則干涉條紋 A 中心暗環(huán)變成明環(huán) B 間距變疏 C 間距變密 D 間距不變,2（2）牛頓環(huán),暗環(huán)半徑,基本知識(shí)點(diǎn)-光的干涉,2（3）邁克耳孫干涉儀,例6 用邁克爾遜干涉儀測(cè)光的波長(zhǎng)，當(dāng)動(dòng)臂反射鏡移動(dòng)距離為d=0.612mm時(shí)，觀察到干涉條紋移動(dòng)過(guò)N=2448條，則光波波長(zhǎng)為？,例7 在邁克耳孫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) ，則薄膜的厚度是？,1. 理解用波帶法來(lái)分析單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射條紋分布規(guī)律的方法，會(huì)分析縫寬及波長(zhǎng)對(duì)衍射條

7、紋分布的影響.,2. 理解光柵衍射公式 , 會(huì)確定光柵衍射譜線的位置，會(huì)分析光柵常數(shù)及波長(zhǎng)對(duì)光柵衍射譜線分布的影響.,3. 了解衍射對(duì)光學(xué)儀器分辨率的影響.,4. 了解x射線的衍射現(xiàn)象和布拉格公式的物理意義.,二 光的衍射,教學(xué)基本要求,基本知識(shí)點(diǎn)-光的衍射,1. 單縫衍射,干涉相消（暗紋）,干涉加強(qiáng)（明紋）,（ 個(gè)半波帶）,中央明紋中心,基本知識(shí)點(diǎn)-光的衍射,1. 單縫衍射,：中央明紋最亮，最寬，是其他明紋寬度的兩倍。,1,中央明紋角寬度,干涉相消（暗紋）,干涉加強(qiáng)（明紋）,中央明紋中心,例：11.4,基本知識(shí)點(diǎn)-光的衍射,1. 單縫衍射,：中央明紋最亮，最寬，是其他明紋寬度的兩倍。,1,中

8、央明紋角寬度,討論：,（1）單縫寬度變化，單縫，透鏡上下移動(dòng)對(duì)衍射圖樣的影響。,（2）單色光斜入射，白光入射，衍射圖樣分布。,例8 一單縫的寬度a=0.4mm,以波長(zhǎng)589.3nm的單色光垂直照射，設(shè)透鏡的焦距為1m，屏在透鏡的焦平面上，求（1）中央衍射明條紋的線寬度。（2）第二級(jí)明條紋和第二級(jí)暗條紋分別距中央明紋中心的距離。,干涉相消（暗紋）,干涉加強(qiáng)（明紋）,中央明紋中心,基本知識(shí)點(diǎn)-光的衍射,2. 光柵衍射,討論：,（1）單縫寬度變化，單縫，透鏡上下移動(dòng)對(duì)衍射圖樣的影響。,（2）單色光斜入射，白光入射，衍射圖樣分布。,光柵常數(shù),d,a,b,（1）主極大角位置：,（2）缺級(jí),基本知識(shí)點(diǎn)-光

9、的衍射,2. 光柵衍射,光柵常數(shù),d,a,b,（1）主極大角位置：,（2）缺級(jí),（3）中央明帶內(nèi)的條紋數(shù),（4） 斜入射時(shí)的光柵方程：,細(xì)窄、明亮的條紋,例：11.5,例9 一束具有兩種波長(zhǎng) 和 的平行光垂直入射在一光 柵上，測(cè)得波長(zhǎng) 的第三極主極大衍射角和 的第四級(jí) 主極大衍射角均為 。已知 。試求： （1） 光柵常量； （2）波長(zhǎng) 。,例（10）：,一雙縫縫距d=0.40mm，兩縫寬度都是a=0.08mm，用波長(zhǎng)480nm的平行光垂直照射雙縫，在雙縫后放一焦距為f=2.0m的透鏡，求（1）在焦平面處的屏上，雙縫干涉條紋的間距為多少？ （2）在單縫衍射中央亮紋范圍內(nèi)的雙縫干涉亮紋數(shù)目。,例（

10、10）：,一雙縫縫距d=0.40mm，兩縫寬度都是a=0.08mm，用波長(zhǎng)480nm的平行光垂直照射雙縫，在雙縫后放一焦距為f=2.0m的透鏡，求（1）在焦平面處的屏上，雙縫干涉條紋的間距為多少？ （2）在單縫衍射中央亮紋范圍內(nèi)的雙縫干涉亮紋數(shù)目。,（2）,中央明帶內(nèi),缺級(jí),共,9條亮紋,基本知識(shí)點(diǎn)-光的衍射,3. 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng),（兩光點(diǎn)剛好能分辨）,例11 在離地球 的航天飛船上，航天員用一直徑為 D=0.2m的望遠(yuǎn)鏡觀察地面，求他所能分辨地球表面上的最、 小距離。（設(shè)人眼感光最靈敏的光波長(zhǎng)為550nm）,基本知識(shí)點(diǎn)-光的衍射,4. X射線的衍射,- 布拉格公式,k=0，1，2,反射光加強(qiáng)條件：,1. 理解自然光與偏振光的區(qū)別; 2. 理解布儒斯特定律和馬呂斯定律; 3. 了解雙折射現(xiàn)象 ; 4. 了解線偏振光的獲得方法和檢驗(yàn)方法 .,三光的偏振,教學(xué)基本要求,基本知識(shí)點(diǎn)-光的偏振,(2)線偏振光的起偏與檢偏,自然光,部分偏振光,基本知識(shí)點(diǎn)-光的偏振,2.馬呂斯定律,3.布儒斯特定律,反射光為完全偏振光，且振動(dòng)面垂直入射面，折射光為部分偏振光