第十五章波动光学

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1、WORD资料下载可编辑第十五章波动光学一、基本要求1．了解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置，了解迈克尔逊干涉仪的工作原理。2．了解惠更斯—菲涅耳原理。理解分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。3．理解光栅衍射公式和基本应用。4．理解自然光和偏振光。理解布儒斯特定律及马吕斯定律，了解双折射现象，了解偏振光的获得方法和检验方法。二、本章要点1．双缝干涉明暗条纹的位置相邻明（暗）纹之间的间距2．光程和光程差光程光程差3．薄膜等厚干涉（1）劈尖两相邻明（暗）纹对应的薄膜厚度差为

2、（2）牛顿环利用牛顿环实验可以测量透镜的半径。技术资料专业分享WORD资料下载可编辑4．薄膜等倾干涉当入射光垂直入射时，有5．夫琅禾费单缝衍射中央亮纹宽度其它各级明纹的宽度6．光栅衍射明纹满足光栅方程当满足光栅方程的明纹与单缝衍射的暗纹重合时，出现缺级现象。7．光的偏振（1）利用偏振片产生偏振光自然光通过偏振偏后变成偏振光，且光强减半。马吕斯定理（2）反射和折射时光的偏振自然光照射媒质界面时，可把它分解成平行于入射面的光振动和垂直于入射面的光振动。它们在界面反射和折射的程度是不同的，所以反射光和折射光都是部分偏振光。实验发现，反射光中的垂直振动多于平行振动，折射光中的平行振动多于垂直振

3、动。布儒斯特定律：当入射角满足技术资料专业分享WORD资料下载可编辑时，反射光变成线偏振光，且光矢量垂直入射面。（3）光的双折射现象当光射向各向同性媒质时，折射光只有一条。但当光射向各向异性介质时，折射光分成两束，叫双折射现象。两束折射光线分别叫做寻常光（o光）和非常光（e光）。o光和e光都是线偏振光。o光的光矢量垂直于它的主平面，e光的光矢量平行于它的主平面。三、例题15-1频率为的单色光在一媒质中的波速为，如果光在此媒质中传播了距，则相位改变了。解：位相改变15-2两束强度都为的相干光在空间叠加后，最大光强处的光强是的4倍。解：两束光叠加后的合光强为最大光强处，，，考虑到，所以最大

4、光强为15-3真空中两个相干点光源和的初相相同，光波波长为，，若与分别在折射率为与的媒质中，则在Ｐ点的相位差为。若在中再插入一片折射率为、厚度为的透明薄片，则和到Ｐ点的光程差是。解：两束光到达Ｐ点的相位差插入薄片后，两束光到达Ｐ点的15-4做杨氏双缝实验，第一次在空气中进行，第二次在折射率为的水中进行。其它条件不变，与前者相比，后者的条纹将变密（填变疏，变密，或不变）。后者相邻明条纹间距是前者的倍。15-5杨氏双缝实验装置中，在双缝的中垂面上放一平面镜Ｍ，如图所示。此时屏上干涉情况与原来双缝干涉比较，有两点不同，即在平面镜以下没有干涉条纹和明暗条纹位置相反（因为有位相突变）。15-6一

5、束平行单色光垂直照射到两狭缝所在的平面上。现先后用折射率为和的两块等厚薄透明介质覆盖缝，发现原先中央明纹处分别成为第5级和第7级暗纹，则＜。（填＜或＞或=）技术资料专业分享WORD资料下载可编辑解：在双缝干涉条纹中，暗纹位置在处，同一位置处，条纹级数越高，也越大。15-7汞弧灯发出的光通过一块绿色滤光片后，垂直照射到相距的双缝上，在距双缝远处的屏幕上出现干涉条纹。现测得屏上第二级和零级两明条纹中心的距离为，求入射光的波长。解：明纹位置满足由题意可知，当，所以波长为15-8在双缝实验中用一块很薄的云母片（）覆盖其中的一条缝。这时屏幕上的第五级明条纹恰好移到屏幕中央原零级明条纹的位置。如果

6、垂直入射光的波长为，求这块云母片的厚度。解：设云母片的厚度为，则有15-9在双缝实验中用和两种波长的平行光垂直照射双缝装置，两缝相距，屏到双缝的距离为，求两光的明条纹第一次重迭处（中央明纹除外）到屏中心（中央明纹）的距离。解：两光的明条纹重叠时满足所以第一次重叠时，，，所以15-10如图所示，在洛埃镜实验中，狭缝光源和它的虚光源在镜左端之左边，并处于同一平面内，镜长，在镜的右边边缘处放置一毛玻璃光屏。如到镜面的垂直距离为，使用波长为的红光。求第二条明纹的中心到镜面右边缘的距离。技术资料专业分享WORD资料下载可编辑解：洛埃镜与杨氏双缝试验类似。由题意可知，双缝间距，光源到屏的距离，入射

7、光波长。屏上形成明纹的条件是光程差满足所以，第二条明纹的中心到镜面右边缘的距离15-11一折射率为、厚度为的透明均匀薄膜，两侧媒质折射率为与，且＞＞。一束波长为的单色平行光从折射率为的媒质中垂直照射在薄膜上，则发生干涉的两束透射光的光程差等于。15-12折射率的玻璃上有一层折射率的薄膜，波长为的单色光垂直从空气照到薄膜上，要使尽可能多的能量透过薄膜，薄膜的最小厚度应为。解：透射光加强时满足当时，膜最薄，此时膜厚为15-13在棱镜（）表面涂一层增