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1、第一章光的干涉第二章光的衍射第三章几何光学的基本原理第四章光学仪器的基本原理第五章光的偏振第六章量子光学第一章光的干涉一、本章主要内容1、相干条件：与波的相干条件相同2、光程=nl，光程差d=n2l2-n1l1；理想透镜不产生附加光程差；半波损失：光从疏媒质向密媒质入射时，在反射光中产生半波损失；折射光不产生半波损失；半波损失实质是位相突变p．3．明纹、暗纹的条件：明纹d=±2kl/2，k=0,1,2,…；暗纹d=±(2k－1)l/2，k=0,1,2,…．4．分波阵面法(以杨氏双缝干涉为代表)：光程差d=nxd/D明纹坐标x=±2k(D/d)l/(2n)暗纹坐标
2、x=±(2k－1)(D/d)l/(2n)条纹宽度Dx=(D/d)(l/n)5.分振幅法(薄膜干涉，以n1n3为例)(1)光程差：反射光dr=2n2ecosr+l/2=2e(n22-n12sin2i)1/2+l/2透射光dt=2n2ecosr=2e(n22-n32sin2r’)1/2(2)等厚干涉(光垂直入射，观察反射光)：相邻条纹(或一个整条纹)所对应薄膜厚度差De=l/(2n)劈尖干涉条纹宽度Dl=l/(2nq)牛顿环的条纹半径明纹r=[(k-1/2)Rl/n]1/2(k=1,2,3,…)暗纹r=(kRl/n)1/2(k=0,1,2,3,…)(3)迈克
3、耳逊干涉仪：M1与M'2平行为等倾条纹，此时如动镜移动l/2，则中心涨出或陷入一个条纹；M1与M'2不严格平行为等厚条纹，此时如动镜移动l/2，则条纹平行移动一个条纹的距离二、典型例题例1：如图将一厚度为l，折射率为n的薄玻璃片放在一狭缝和屏幕之间，设入射光波长为l，测量中点C处的光强与片厚l的函数关系。如果l=0时，该点的强度为，试问：(1)点C的光强与片厚l的函数关系是什么；(2)l取什么值时，点C的光强最小。解：(1)在C点来自两狭缝光线的光程差为相应的相位差为例1图M2M1lC点C的光强为：其中：I1为通过单个狭缝在点C的光强。(2)当时点C的光强最小。
4、所以例2：在双缝干涉实验中，波长l=5500Å的单色平行光垂直入射到缝间距a=2´10-4m的双缝上，屏到双缝的距离D=2m．求：（1）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距;(2)用一厚度为e=6.6´10-6m、折射率为n=1.58的玻璃片覆盖一缝后,零级明纹将移到原来的第几级明纹处?解：(1)因为相邻明（暗）条纹的间距为，共20个间距所以（2）覆盖玻璃后,零级明纹应满足:设不盖玻璃片时,此点为第k级明纹，则应有所以零级明纹移到原第7级明纹处.例3：波长的光线垂直入射在折射率照相机镜头上，其上涂了一层折射率的氟化镁增透膜，问：若在反射光相消干涉的条件中取k
5、=1，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？解：因为，所以反射光经历两次半波损失，所以无半波损失，反射光相干相消的条件是：代入k=1和求得：此膜对反射光相干相长的条件：将d代入波长412.5nm的可见光有增反。例4：为了测量金属细丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间，形成劈尖，如图所示，如用单色光垂直照射，就得到等厚干涉条纹。测出干涉条纹的间距，就可以算出金属丝的直径。某次的测量结果为：单色光的波长，金属丝与劈间顶点间的距离L=28.880mm，30条明纹间得距离为4.295mm,求金属丝的直径D？解：30条明纹29个间距，相邻两条明纹间的间距为其间
6、空气层的厚度相差，于是其中q为劈间尖的交角，因为q很小，所以代入数据得DL例4图例5图例5：在牛顿环实验中用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k级明环的半径，径，k级往上数第16个明环半径，平凸透镜的曲率半径R=2.50m。求：紫光的波长？解：根据明环半径公式：例6图以其高精度显示光测量的优越性。例6：在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入10cm长的玻璃管A、B，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2条条纹移动，所用波长546nm。求:空气的折射率？解：设空气的折射率为n,两臂的光程差为相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程
7、差的变化为一个波长，当观察到107.2条移过时，光程差的改变量满足：例7：利用牛顿环的条纹可以测定平凹球面的曲率半径，方法是将已知半径的平凸透镜的凸球面放置在待测的凹球面上，在两球面间形成空气薄层，如图所示。用波长为l的平行单色光垂直照射，观察反射光形成的干涉条纹，试证明若中心o点处刚好接触，则第k个暗环的半径与凹球面半径，凸面半径()及入射光波长l的关系为:解：如图所示，第k个暗环处空气薄膜厚度为由几何关系可得近似关系：例7图,第k个暗环的条件为：即得证。 第二章光的衍射一、本章主要内容1．惠更斯—费涅耳原理(1)子波(2)子波
8、干涉．2．单缝衍射半波带
