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时间:2019-02-27
《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
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