14《学习指南 试题精解》 第十四章 波动光学

《14《学习指南 试题精解》 第十四章 波动光学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、177第14章波动光学14.1要求：1了解迈克尔干涉仪的原理、惠更斯-菲涅尔原理和双折射现象；2理解获得相干光的方法、单缝夫琅和费衍射暗纹分布规律的方法；3掌握光栅衍射公式、自然光和偏振光和布儒斯特定律和马吕斯定律；4熟练掌握光程、光程差和位相差之关系、分析和确定扬氏双缝干折条纹以及等厚干涉条纹的位置、分析缝宽和波长对衍射条纹分布的影响、分析光栅常数和波长对衍射条纹分布的影响。14.2内容摘要1光是电磁波实验发现光是电磁波，X、γ射线等都是电磁波。所有电磁波的本质都是相同的，具有所有电磁波的性质，只是它们的频率和波长不同而已。2光的相干现象两列光波叠加时，

2、产生的光强在空间内有一稳定分布的现象。相干叠加的条件振动方向相同、频率相同和有固定的相位差。3相干光强，最亮；当时，I=0，最暗。4光程光在某一媒质中所经历的几何路程r与此媒质的折射率n的乘积，称为光程。数学表达，C为真空中的光速。光程差两束光的光程之差，称为光程差，用δ表示。相位差光由光疏媒质射向光密媒质，在界面反射时，发生半波损失，等于的光程。5扬氏双缝实验干涉加强条件；干涉减弱条件6薄膜干涉光程差当，k=1，2，3，……明条纹；当，k=0，1，2，3，……暗条纹。劈尖干涉空气劈尖（薄膜厚度不均匀时）产生的干涉。177光程差，当，k=1，2，3，…明条

3、纹；当，k=0，1，2，3，…暗条纹。牛顿环光程差，=kλ，k=1，2，……明环；，k=0，1，2,……暗环。干涉明条纹半径k=1，2，……明环；干涉暗条纹半径……暗环。7迈克耳干折仪利用分振幅法，使两各相互垂直的平面镜形成一等效的空气薄膜。，式中N为视场中移过的条纹数，d为M1平移的距离。8惠更斯-菲涅耳原理同一波前上的任一点，都可以看作新的“次波源”，并发射次波；在空间某点P的振动是所有次波在该点的相干叠加。9夫琅和费衍射单缝衍射：用菲涅耳半波带法分析。单色光垂直入射时，衍射暗条纹中心位置满足要求（暗纹）圆孔衍射：单色光垂直入射时，中心亮斑半角宽度（角

4、半径）为10光学仪器的分辩本领最小分辩率最小分辩角，（）。11光栅衍射：在黑暗的背景上，显现窄细明亮的谱线。光栅方程谱线（主极大）位置满足方法：，k=0，1，2，…谱线强度受单缝的调制，产生缺级现象。177产生缺级现象的条件光栅的分辨率，（δλ=λ2-λ1，N为光栅总缝数）12X衍射布拉格公式，d为两晶面间距离。13自然光和偏振光:光是横波。在垂直光的传播方向的平面内，光振动（E）各个方向振幅都相等的光，称为自然光；只在一个方向有电振动的光叫线偏振光，各个方向都有电振动，但是振幅不同的光叫部分线偏振光。14由介质吸收引起的光的偏振：偏振片只允许某一方向的光

5、振动通过，和这一方向垂直的光振动完全被吸收。偏振片可用作起偏器，也可用作检偏器。15马吕斯定律，式中，I为通过偏振片的光强，I0为入射光强，θ为光振动方向与偏振片的通光方向之夹角。16布儒斯特定律自然光在电介质表面反射时，反射光是部分偏振光，但入射角i0满足时，反射光是线偏振光，其光振动方向与入射面垂直。i0称为相关介质的布儒斯角。17由双折射引起的光的偏振一束自然光射入某些晶体时，会分为两束，一束遵守折射定律，折射率不随入射方向改变，叫寻常光；另一束折射率随入射方向改变，叫非常光。寻常光和非常光都是线偏振光，它们相互垂直。18由散射引起的光的偏振自然光在

6、传播路径上遇到小微粒或分子时，会激起粒子中的电子振动向四周发射光线，这就是散射。垂直于入射光方向的散射光是线偏振光，其它方向的散射光是部分偏振光。19旋光现象线偏振光通过物质时振动面旋转的现象。旋转角度与光通过物质的路径长度成正比，，式中，α为旋光常数。20椭圆偏振光和圆偏振光在各向异性晶体内产生的e光和o光是振动频率相同，且振动方向相互垂直的两偏振光；如果在空间某处叠加有固定位相差时，合成光矢量的轨迹可能是椭圆，也可能是圆。轨迹是椭圆称为椭圆偏振光；轨迹是圆称为圆偏振光。1）振幅2）光程差，3）相位差17714.3解题思路1干涉问题的解答，根本上是依靠两

7、束相干光的相差或光程差的计算。首先要判断是哪两束相干光叠加，然后再看它们的路程差。在光通过媒质时，还要计算出光程差。在有反射时，还要判断是否有半波损失。总的光程差计算出后，就可以用光程差和（真空中的）波长的关系来判断叠加时明暗条纹的位置了：光程差等于波长的整数倍时，给出明条纹；等于半波长的整数倍时，给出暗条纹；2要注意干涉条纹的分布和相干光的波长的关系，白光干涉会出现彩色条纹；3光的衍射问题的分析，根本上是依靠两束相干光的相差或光程差的计算，不过此处处理的是连续分别的相干子波波源发出的光的叠加。本章所给出的公式都是入射光垂直于衍射屏的情况。这种情况下，衍射

8、屏上连续分别的子波波源都是同相的。如果是斜入射，则计算光程差时还要