大学物理光学精品课件

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1、空气（课后作业）如图所示，牛顿环装置的平凸透镜与平板玻璃有一小缝隙e0，现用波长为的单色光垂直照射，已知平凸透镜的曲率半径为R，求反射光形成的牛顿环的各暗环半径。1▲量子光学：以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作用的规律。光学通常分为以下三部分：▲几何光学：以光的直线传播规律为基础，主要研究各种成象光学仪器的理论。▲波动光学：以光的电磁性质为基础,研究光的传播规律，主要是干涉、衍射、偏振。2波动光学对光的描述光是电磁波可见光波长与物质相互作用（感光、生理作用）的主要是矢量-光矢量。矢量的振动称为光振动。振动方程：波动方程：3第三章光的干涉(Int

2、erference)4一、光的基本常识及干涉基本概念1.光源的发光特性光源的最基本发光单元是分子、原子。=(E2-E1)/hE1E2能级跃迁辐射波列波列长L=c10-8秒5普通光源：互相独立互相独立同一原子先后发的光不同原子发的光互相独立：前后发光间隔，频率,相位,振动方向,传播方向例如:普通灯泡发的光;火焰;电弧;太阳光等等自发辐射6激光光源：频率,相位,振动方向,传播方向完全一样！=(E2-E1)/hE2E1例如:氦氖激光器;红宝石激光器;半导体激光器.受激辐射72.光的单色性例:普通单色光:10-2100Å激光：10-810

3、-5Å可见光103Å83.光的相干性相干光：满足相干条件的几束光相干条件：振动方向相同，频率相同,有恒定的相位差相干光相遇时合成光的振动：p12r1r2P点:振幅：12E0E10E209P点光强：相位差：干涉项104.光程、光程差媒质中··abndλn媒质n─媒质中波长光程:(光波在某一媒质中所经历的路程d与这媒质的折射率n的乘积)─真空中波长将光在介质中通过的路程按照相位变化相同折合到真空中的路程11…………n1n2nmd1d2dm光程差：光程：P12A.如果同频率两束光，在不同媒质中经过相等的光程。几何路程等否？不等经过时间等否？相

4、位变化等否？等等B.透镜的等光程性（透镜不产生附加光程差）讨论：问：亮点亮点说明：从与光线垂直的面到焦点，各光线等光程。135.相位差和光程差的关系：6.干涉的条件▲相长干涉（明条纹）(同一束光)14▲相消干涉（暗条纹）15Io2-24-44I1衬比度差(V<1)衬比度好(V=1)振幅比决定衬比度的因素：光源的宽度光源的单色性IImaxImino2-24-47.条纹衬比度（对比度，反衬度）16当光从光疏媒质（折射率较小）入射到光密媒质（折射率较大）再反射回光疏媒质时，在反射点，反射光损失半个波长。（作光程差计算时，在原有光程差

5、的基础上加或减半波长）（作相位差计算时，在原有相位差的基础上加或减）8.半波损失：9.普通光源获得相干光的途径pS*·p薄膜S*分波阵面法分振幅法17中央明纹一级暗纹一级暗纹一级明纹一级明纹二级暗纹二级暗纹（分波阵面干涉）二、杨氏双缝实验平面波球面波18p·r1r2xxDdo单色平行光入射d>>λ，D>>d(d10-4m,Dm)路程差：光程差：根据两条光路上介质的实际情况，按照光程差的公式计算。当整个装置放置于折射率为n的介质中时光程差：19明纹②当两条相干光经过多种不同介质时光程差：干涉结果：在较小的情况下，当整个装置放置于折射率为n

6、的介质中时：k级明纹位置20暗纹注意：k=1第一级暗纹,k=2第二级暗纹….无零级暗纹注意：①k等于几，代表第几级明纹。②零级明纹(中央明纹)由光程差=0决定。k级暗纹位置:21相邻两明纹（或暗纹）间距：条纹特点：明纹宽度=暗纹宽度=明纹间隔(3)不同频率的光，同一级条纹（k值相同），呈现的位置不同，干涉条纹间距不同,紫光较密，红光较稀。（2）同一频率光，出现一系列平行等间距条纹.⑴明暗相间的干涉条纹22三、其他分波阵面干涉实验(自学)①菲涅耳双镜（P128）②劳埃德镜（注意半波损失）（4）白光做实验,出现彩色条纹,零级条纹仍是白色，两侧形成由紫而红

7、的彩色条纹23例1用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则：（A）干涉条纹的宽度将发生改变（B）产生红色和蓝色的两套彩色干涉条纹（C）干涉条纹的亮度将发生改变（D）不产生干涉条纹24例2在双缝干涉实验中，设缝是水平的，若双缝所在的平板稍微向下平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹（A）向下平移，且间距不变（B）向上平移，且间距不变（C）不移动，但间距改变（D）向上平移，且间距改变25（S1与S2相对S不对称，上短下长；零极明纹下移。但间距与此无关）选（A）26例3（5528）如图所示，用波长为的单色

8、光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为，劈角为的透明劈尖b插入光线2中则当劈尖b缓慢地向上移动时（只遮住S