工程光学(2)总复习-老师整理版

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1、工程光学(2)总复习第11章光的电磁理论基础1.波动方程及光波的表达式1）波动方程的由来、表达式。式中的物理意义2）光波的表达式（属于波动方程的解）z♦平面波解E＝f(−t)v♦简谐波解（三角形式、矢量形式、指数形式）zE＝Acos[ω(−t)]E＝Acos(k•r−ωt)vztE＝Acos[]k()xcosα+ycosβ+zcosγ−ωtE＝Acos[2π(−)]λTE＝Acos(kz−ωt)E＝Aexp[i(k•r−ωt)]2A♦球面波解E＝exp[i(kr−ωt)]rA发散的球面波：E＝exp(ikr

2、),rA会聚的球面波：E＝exp(−ikr)r♦柱面波解AE＝exp[i(kr−ωt)]rA发散的柱面波：E＝exp(ikr),rA会聚的柱面波：E＝exp(−ikr)r33）光波参数之间的关系ω＝2πν=2π/T,λ=vT,λ=cT,0λ=λ/n,k=2π/λ=ω/v,k=2π/λ=ω/c0004）平面波的性质（3条）2.光波的叠加1）光波的叠加原理和含义。2）掌握四种不同条件下光波叠加后形成的物理现象、合成波表达式及其性质（见表）4光波的叠加5第12章光的干涉和干涉系统1.干涉及干涉条件1）什么是干涉2

3、）干涉条件（3条+补充）2.杨氏双缝干涉1）干涉性质：分波前的干涉2）实验装置63）干涉公式及条纹性质I=I+I+2IIcosδ1212设I=I=I1202δ则：I=4Icos022xd2xdd♦光程差∆=r2−r1=≈=xr+r2DD21λD♦条纹亮暗条件当x=m时,为亮条纹；d1λD当x=(m+)时,为暗条纹2d♦条纹间隔e=λω♦条纹形状和意义73.条纹的可见度1）定义及公式K=(I−I)(I+I)I=(I+I)(1+Kcosδ)MmMm122）条纹可见度的影响因素：（光源宽度、光源单色性）3）临界宽

4、度和允许宽度：λ♦临界宽度bc=β♦允许宽度（临界宽度的1/4）84）什么是空间相干性？干涉系统不变量的含义是什么？5）相干长度、相干时间、时间相干性的概念是什么？4.平行平板的双光束干涉1）定域面位置2）干涉装置（图12-14）9λ3）干涉条纹性质∆=2nhcosθ+22♦等倾条纹（同心圆环）♦条纹级次（中心级次高，边缘级次低）1nλ♦条纹的角半径θ1N≈⋅N−1+qn'h♦条纹间隔非线性nλe=f⋅dθ=⋅f'122n′hsinθ1♦反射光与透射光互补105.楔形平板的双光束干涉1）定域面位置（只考虑垂

5、直照射情况）2）干涉装置（图12-19）113）干涉条纹性质λ∆=2nhcosθ+22♦等厚条纹（等间隔的平行于楔棱的直条纹）λ♦两条纹间对应的厚度变化∆h=2n=∆hλ♦楔角αe=2neλ∆e♦局部高度的变化H=⋅2ne126.典型的双光束干涉系统及其应用1）了解各种干涉仪器（包括斐索、迈克尔逊、泰曼、马赫-泽德等干涉仪）的结构、工作原理、明确形成干涉的双光束来源、条纹性质2）用双光束干涉原理解决实际问题137.平行平板的多光束干涉1）多光束干涉♦干涉条件：平行平板上镀高反膜♦装置（图12-33）♦干涉条

6、纹性质（透射场、同心圆环、中间疏边缘密、条纹亮暗、锐度和精细度）2Fsin（δ2）1I=I,I=Iri2ti21+Fsin（δ2）1+Fsin（δ2）∆＝2nhcosθ,24πδ=nhcosθ142λ2）法布里-珀罗干涉仪♦装置、分类、原理、用途♦指标：自由光谱区、分辨极限3）干涉滤光片♦结构、原理、用途♦指标：中心波长、透射带的波长半宽度、峰值透过比15第13章光的衍射1.什么是光的衍射？2.衍射系统的组成和分类（3部分、2种）3.惠更斯原理是如何叙述的？4.夫琅和费衍射公式（近似条件、坐标系的建立、在有

7、透镜条件下的表达式和物理意义）165.矩孔的夫琅和费衍射1）光强分布22sinαsinβ22I＝I0,I0=E0=()Cabαβklaπxkωbπyα＝＝a,β==b,2λf′2λf′2）光强分布特点♦主极大位置当x=0,y=0时，I有主极大值I＝Imax017πybλf′♦极小值条件=nπ,y=nI=0,有极小值λf′bλf′λf′♦主极大宽度Y＝2X＝2ba♦次极大方程tgβ=βtgα=α♦光强分布的对称性（沿x,y轴光强分布对称）186.单缝的夫琅和费衍射1）光强分布2s

8、inαklaπxI＝Iα＝＝a0α2λf′2）光强分布特点♦垂直于x方向的直条纹♦主极大位置当x=0时，I有主极大值I＝Imax019π♦极小值条件α=asinθ=nπI=0,有极小值λλ♦中央极大的半角宽度θ＝0a♦次极大方程tgα=α♦暗条纹宽度e=λ⋅f′0a207.圆孔的夫琅和费衍射1）光强分布()22J1zI(z)=I0其中：z=kaθ,z2）光强分布特点♦主极大位置当r=0时，I