第八部分波动光学

《第八部分波动光学》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、第八部分波动光学波动光学包括光的干涉、衍射和偏振这三部分。这部分内容是与振动和波动紧密关联的，因此在学习这部分内容和解题过程中一定要注意它们之间的关联性。要掌握好振动和波动的有关基础知识。一．光的干涉内容提要1．光程、光程差光程：光程＝是媒质折射率，是光在该媒质中的几何路程。光程差：计算两个光波干涉加强还是减弱，需要计算光程差。在计算光程差时要注意半波损失。的问题。2．杨氏双缝干涉干涉明暗纹条件：式中为双缝间距，为衍射角，为入射光波长。如果屏到双缝距离为，屏上第级条纹到屏中心距离为，则通常取屏上条纹位置

2、：相邻两明条纹（或两暗纹）间距3．薄膜干涉光垂直入射薄膜时干涉条件：式中为薄膜折射率，为其厚度。等式左边光程差中是加还是，要仔细分析。851．劈尖干涉劈尖干涉也可以看成是薄膜干涉的一种。但是对应不同的厚度出现明暗交替干涉条纹。干涉条件公式为：上式中同样要注意是否有半波损失引起的光程差问题。对一劈尖角为的劈尖，相邻两明纹（或暗纹）对应的厚度差为：.相邻两明纹（或暗纹）间距：2．牛顿环干涉牛顿环干涉也是薄膜干涉，干涉条件和上述干涉相同。曲率半径为的空气牛顿环，有公式如下：明环半径暗环半径6．迈克耳逊干涉动镜

3、移动距离与条纹移动数目关系：二．光的衍射内容提要1．单缝衍射对缝宽为，衍射角为的单缝。当透镜焦距为时，屏上明暗条纹可以由半波带法讨论获得。主要公式如下：衍射条纹条件：中央明纹宽度：其它明纹宽度：2．光栅衍射光栅衍射是多缝干涉，如果透光缝宽为，不透光部分为，即光栅常数为，85衍射角为。则光栅方程为：光栅缺级条件公式：3．圆孔衍射、光学仪器分辨率孔径为的光学仪器，最小分辨率为。为最小分辨角，其值为：三．光的偏振内容提要1．马吕斯定律式中为入射偏振光强度，是出射偏振光强度。是入射光偏振方向与偏振片偏振化方向的

4、夹角。注意：如果是光强为的自然光透过偏振片，则出射后光强为。2．布儒斯特定律满足上述关系的入射角为布儒斯特角。此时反射光为完全偏振光，透射光为部分偏振光。入射光与透射光成。四．解题指导在求解这部分内容时我们主要要注意：对于光的干涉问题，最关键的就是要弄清哪两束相干光产生干涉，正确写出两束相干光的光程差，利用表达式再根据具体情况正确写出等式左边的形式（在写出等式左边光程差时，要注意半波损失是否产生，在薄膜、劈尖、牛顿环等干涉中非常重要），进行相应计算，光的干涉问题就基本解决。对于光的单缝衍射问题，最关键的

5、就是要注意单缝衍射为无数子波的干涉，要理解和掌握半波带法，分析单缝衍射明暗条纹公式，要特别注意单缝衍射方程式中右边明暗条件与其他公式不同。85而对于光栅衍射，是干涉和单缝衍射的总效果，衍射明条纹由多缝干涉决定，而明条纹的强度受到单缝衍射的调制，牢牢掌握光栅衍射方程。例1在双缝干涉实验中，波长的单色平行光垂直入射到缝间距的双缝上，屏到双缝的距离，求：（1）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距。（2）用一厚度折射率n=1.58的玻璃片覆盖S2缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？分析利用相邻条纹间距公

6、式即可解出第一问。而对于第二问，只要正确写出加玻璃片前后两束光的光程差，问题即可迎刃而解。解（1）m(2)加玻璃片后，零级明纹必下移至p点，这是因为中央明纹的光程差为0。当加玻璃片后光程变大，发出的光要保持和发出的光的光程差为0，只有下移而使>,以增加光程。未加玻璃片时中央明纹有：未加玻璃片时为第级明纹有：加玻璃片后点为中央明纹有：则可解得原零级明纹向下移到约第七级明纹处。例2有一玻璃劈尖，放在空气中，劈尖夹角rad,用波长nm的单色光垂直入射时，测得干涉条纹的间距，求这玻璃的折射率？解利用劈尖干涉条纹

7、间距公式即可解答。85则例3在利用牛顿环测未知单色光波长的实验中，当用已知波长为589.3nm的钠黄光垂直照射时，测得第一和第四暗环的距离为m；当用波长未知的单色光垂直照射时，测得第一和第四暗环的距离为m，求该单色光的波长。分析牛顿环干涉暗环半径，那么第一和第四暗环的距离为,据此可求出未知波长。解由分析有则例4单缝衍射中，在方向上看到级暗纹，则相应于方向狭缝处波阵面可以分成的半波带个数为多少？解由单缝衍射暗纹公式即可得半波带个数为，据此由题意知即狭缝处波阵面可以分成的半波带个数为2。例5波长为600nm

8、的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为，且第三级是缺级。求（1）光栅常数等于多少？（2）透光缝可能的最小宽度b等于多大？（3）求屏幕上可能呈现的全部主极大的级次。分析由光栅方程能很容易解答第一问。而对于第二、第三问，需要掌握缺级的概念。所谓缺级就是在某个衍射角由光栅方程可知应该出现明纹，而在这个衍射角上根据单缝衍射公式同时又是单缝衍射的暗纹，因此这级光栅衍射明纹实际是不存在的，这就是缺级现象。解（1）由光栅方程得（2）由光栅