现代光学技术实验

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1、现代光学技术实验l迈克尔逊干涉仪单色仪的调整和使用l激光散斑测量l全息术l椭偏仪l偏振光特性研究l双光束干涉l多光束干涉l衍射l干涉、衍射l偏振、多光束干涉l偏振光的波动特性n关于波动的描述方法l绳波：O点为波的起点，波以速度V向X的正向传播。l在O点振动为：l在A点振动为：n波动曲线n光波的表达式l三角函数表达式–平面波–球面波l复振幅表达式:–平面波–球面波n球面波的近轴公式光的干涉特性n双光束干涉光强分布公式全息光栅实验两个球面波R、O相对于全息干板面对称入射O点坐标为（0，b，-l）,R点坐标为（0，-b，-l）n两束光的干涉公式l两个球面波的干涉光强的计算方

2、法和结果n干涉条纹的特点和位置l条纹间隔为ll/4bm=0,±1,±,2,….n光源的相干性和干涉条纹的对比度l空间相干性（点光源和扩展光源）l时间相干性（单色光、准单色光和复色光）l对比度的定义：n杨氏实验为例说明光的相干性n迈克尔逊干涉仪n迈克尔逊干涉仪的条纹特点n等厚条纹n多光束干涉n双光束干涉条纹与多光束干涉条纹的对比l光程差公式相同：D=2ndsinf2l干涉光强分布不同：–（双光束，反射光）–(多光束，透射光）光的衍射特性n光的衍射（Diffraction)l意义：–1、是光的波动性的有力证据。–2、设计光学仪器的理论依据（几何光学元件，衍射光学元件）–3

3、、全息术的理论基础。l定义：–17世纪Grimaldi*光波在传播过程中遇到障碍物后所发生的偏离直线传播的现象（光波绕到障碍物的几何阴影区的现象）–1954年(Sommerfeld-索末菲）*不能用反射和折射来解释的光线对直线光路的任何偏离；–1999年《中国激光》*波动方程的非本征解在传输过程中趋向本征解光束的现象。n光的衍射现象光波遇到障碍物时偏离直线传播而进入几何阴影区域，使光线重新分布的现象。n惠更斯—菲涅耳（Huygens-Fresnel）原理惠更斯（1690年）*设波源S在某一时刻的波阵面S，S上每一个面元看作一个产生球面子波的次级扰动中心，发出球面波，以

4、后任何时刻新的波面是所有这些子波的包络面S‘，波面的法线方向就是波的传播方向。菲涅耳（1808年-1802年杨氏Thomas.Young干涉实验的基础上）*假设这些子波互相干涉。n惠更斯原理图示n衍射公式n衍射现象的分类1、几何深区（圆孔的几何投影）2、菲涅耳衍射区（半径随距离增大而增大的同心圆环，同时圆环数目减少，圆环中心的亮度随距离变化，中心可以为亮斑）3、夫琅和费衍射区（当距离很大-满足一定条件时，中心总是亮的，中心的亮圆与圆孔的大小成反比，与距离成正比，外圈为亮暗环。）n单缝的夫琅和费衍射单缝的宽度为a,单缝距观察屏为z,光的波长为l中央主极大的半宽度为:n圆

5、孔的夫琅和费衍射公式圆孔的夫琅和费衍射公式：（中央主极大的半径）n衍射光栅一维矩形光栅的衍射光强的分布公式：n光栅光强分布公式l单缝衍射因子–极大值位置为:a=0–极小值位置为:a=mp,sinq=ml/bl多缝干涉因子–极大值位置为:b=mNp,sinq=ml/d(m=moN,m0=0,±1,±2,…)–极小值位置为:b=mp,sinq=ml/Nd(m=±1,±2,…,±N-1;±(N+1)…)n光栅光强分布的曲线波长:0.0005893mm;透镜焦距:300mm透光缝宽:a=0.01mm;光栅周期:d=0.02mm;光栅的总条数:N=4;共画多少级:±5波长:0.

6、0005893mm;透镜焦距:300m;透光缝宽:a=0.01mm光栅周期:d=0.03mm;光栅的总条数:N=100;共画多少级:±6n光栅的分辨本领l谱线的半角宽度l光栅的角色散本领l光栅的光谱分辨本领由公式可见光栅的光谱分辨本领与光栅的总条数N成正比，谱线所在的级次越高分辨本领越高。振幅光栅的衍射效率（指衍射级光强与入射光强的比）不高，入射光能量集中在无色散的零级，为了将入射光能量集中在有色散的衍射级上，人们设计了闪耀光栅n衍射光栅的种类振幅型光栅、位相型光栅；反射型光栅、透射型光栅；一维光栅、二维光栅、三维光栅；正弦光栅、矩形光栅；光栅方程式：d(sinf+s

7、inq)=mln闪耀光栅的原理n为刻槽面法线方向;N为光栅面法线方向;j为光线的入射角q为光线的衍射角;qb光栅的闪耀角;lb为光栅的闪耀波长光的偏振特性n光是横波在各向同性的介质中S与K同向。在各向异性的介质中S与K不同向。n光的五种偏振态1、线偏振光:在光波传播过程中E(H)只限于在一个平面中的光叫做平面偏振光（线偏振光）。2、圆偏振光：E矢量的端点的运动轨迹为圆。（右旋和左旋）3、椭圆偏振光：E矢量的端点的运动轨迹为椭圆。（右旋和左旋）4、自然光5、部分偏振光：线偏振光+自然光n产生偏振光的方法1、利用偏振片2、利用反射现象3、利用散射现象4、