大学物理 波动光学

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1、§10－1偏振光和自然光一、线偏振光和自然光感受到的光强——电场E定义：振动方向对于传播方向的不对称性称为偏振性。说明：只有横波才具有偏振现象，偏振现象是横波区别于纵波的最明显的特征。光矢量的振动相对于传播方向的不对称性，称为光的偏振性。1、线偏振光（完全偏振光）2、自然光3、部分偏振光偏振度二、偏振片的起偏和检偏1、偏振片工作原理只允许沿某一特定方向的光矢量通过的光学器件2、起偏自然光偏振光偏振化方向具有竖直偏振方向的偏振膜3、检偏（旋转偏振片）自然光：透射光强度不发生变化线偏振光：透射光发生明暗变化••••••部分偏振光：透射光发生明暗变化三、马吕斯定律

2、定量研究线偏振光通过偏振片后光强的变化规律P12I0自然光I0EE//P2——马吕斯定律§10－2反射光和折射光的偏振1、反射光中垂直振动强于平行的振动；2、折射光中平行的振动强于垂直振动；3、反射光、折射光偏振化的程度随入射角变化。n2n1布儒斯特定律这个特定的角称为布儒斯特角；此时折射光仍为部分偏振光；此时反射光与折射光互相垂直。n2n1入射角为某一特定值时，反射光中只有垂直振动§10－3光的双折射现象自然光O光e光方解石一、双折射现象——同一束光线通过折射后分为两束的现象结论：o光、e光都是线偏振光二、双折射现象的解释光在各向异性介质中的传播速

3、度与光的传播方向、光矢量的振动方向有关，现象：o光、e光在晶体中的传播速度不同本质：晶体各向异性及电矢量对晶体极化程度共同作用所致回顾：振动叠加，波的叠加同频率的平行简谐振动的合成波的叠加相遇点分振动的相位差：干涉相长干涉相消若波程差§10－4光波的叠加光程一、光波的相干叠加相干光必须满足的条件：光振动的频率相同，振动方向相同，相位差恒定。可见度光强分布曲线，以及干涉图样二、光波的非相干叠加1、普通光源的发光机制——自发辐射2、普通光源的发光特点——间歇性、无规则性3、从普通光源获得相干光的方法分波振面法分振幅法光程：光在媒质中传播的距离与媒质折射率的乘积光

4、程差：两个相干光的光程之差三、光程意义：把光波在媒质中传播的距离折算为在相同时间内在真空中传播的相应距离注意：考虑反射可能引发的半波损失使用薄透镜不引起附加光程差§10－5双缝干涉一、杨氏双缝干涉二、干涉图样分析1.干涉条纹的形状：与双缝平行的一组明暗相间彼此等间距的直条纹，对称分布2.明、暗条纹位置r2r1OPxdS2S1D明条纹(中心)位置：暗条纹(中心)位置：3、同类条纹间距：4.光强分布曲线5、干涉条纹的特点双缝干涉条纹是与双缝平行的一组明暗相间彼此等间距的直条纹，对称分布。①光源S位置改变②双缝间距d改变③双缝与屏幕间距D改变④入射光波长改变6、讨

5、论（1）波长及装置结构变化（2）介质的影响①在S1后加透明介质薄膜②把整个实验装置置于折射率为n的介质中三、双缝性的其它干涉装置1、菲涅耳双面镜干涉实验两个虚光源的干涉现象2、洛埃镜实验实光源与虚光源的干涉现象反相位的相干光源§10－6等厚干涉和等倾干涉一、薄膜干涉薄膜干涉属于分振幅法光程差相同的入射角对应同一级条纹。因此，称为薄膜等倾干涉对于同一厚度的薄膜，在某一方向观察到某一波长对应反射光相干相长，则该波长在对应方向的透射光一定相干相消。满足能量守恒。应用：增透膜、增反膜二、等厚干涉1、劈尖干涉透射光的干涉：明纹中心暗纹中心特点：空气劈尖相邻明条纹对应的

6、厚度差：若劈尖间是折射率为n2的介质，则：劈尖干涉条纹是一系列等间距、明暗相间的平行直条纹明纹或暗纹之间间距反射光干涉公式2、牛顿环明环中心暗环中心（反射光牛顿环）讨论:中心为暗环，级次最低。离开中心越远，圆条纹间距越小。透射光干涉条纹与反射光的明暗互补。用白光时将产生彩色条纹。玻璃片与平凸透镜间距变化反射牛顿环半径oR曲率半径re应用：测量光的波长；测量平凸透镜的曲率半径；检查透镜的质量三、等倾干涉不同倾角的透射光穿过等厚薄膜产生干涉四、干涉现象的应用测定气态物质的折射率检查表面质量测量长度的微小变化牛顿环测平凸透镜的曲率半径镀膜光学元件ab§10－7迈克

7、耳孙干涉仪时间相干性一、迈克耳孙干涉仪fG1G2M2M1光源1212TM1与M2严格垂直——等倾干涉M1与M2不垂直——等厚干涉记下平移的距离,可测量入射光的波长测样品参数测定光谱线的波长；测定远距离星体的直径以及检查透镜和棱镜的光学质量迈克耳孙干涉仪的应用二、时间相干性2、相干长度——波列长度L3、相干时间——原子发光的持续时间Δt1、光源发光特点§10－8惠更斯——菲涅尔原理一、光的衍射现象单缝KabS光源(a)屏幕E屏幕E单缝KaS光源(b)b波在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为衍射现象。条件：d∽λ从同一

8、波面上各点发出的子波，在传播到空间某一点时，各个子波