光学习题课_免费下载

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1、光学习题课Ⅰ教学基本要求波动光学　　1．理解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。能分析、确定杨氏双缝干涉条文及薄膜等厚干涉条纹的位置，了解麦克尔孙干涉仪的工作原理。　　2．了解惠更斯—非涅耳原理。理解分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。　　3．理解光栅衍射公式。会确定光栅衍射谱线的位置。会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响。　　4．理解自然光和线偏振光。理解布儒斯特定律及马吕斯定律。了解双折射现象。了解线偏振光的获得方法和检验方法。Ⅱ内容提要一、光的干涉1．相干条件：与波的相干条件相同(略)．2．光程=nl，光程差d

2、=n2l2-n1l1；理想透镜不产生附加光程差；半波损失：光从疏媒质向密媒质入射时，在反射光中产生半波损失；折射光不产生半波损失；半波损失实质是位相突变p．3．明纹、暗纹的条件：明纹d=±2kl/2，k=0,1,2,…；暗纹d=±(2k－1)l/2，k=0,1,2,…．4．分波阵面法(以杨氏双缝干涉为代表)：光程差d=nxd/D明纹坐标x=±2k(D/d)l/(2n)暗纹坐标x=±(2k－1)(D/d)l/(2n)条纹宽度Dx=(D/d)(l/n)5.分振幅法(薄膜干涉，以n1n3为例)(1)光程差：反射光dr=2n2ecosr+l/2=2e(n22-n12sin2i)1/2+l

3、/2透射光dt=2n2ecosr=2e(n22-n32sin2r’)1/2(2)等厚干涉(光垂直入射，观察反射光)：相邻条纹(或一个整条纹)所对应薄膜厚度差De=l/(2n)劈尖干涉条纹宽度Dl=l/(2nq)牛顿环的条纹半径明纹r=[(k-1/2)Rl/n]1/2(k=1,2,3,…)暗纹r=(kRl/n)1/2(k=0,1,2,3,…)(3)等倾干涉(略)．(4)迈克耳逊干涉仪：M1与M'2平行为等倾条纹，此时如动镜移动l/2，则中心涨出或陷入一个条纹；M1与M'2不严格平行为等厚条纹，此时如动镜移动l/2，则条纹平行移动一个条纹的距离．二、光的衍射1．惠更斯—费涅耳原理(1)子波(

4、2)子波干涉．2．单缝衍射半波带法中央明纹：坐标q=0，x=0；宽度Dq0»2l/a，Dx»2lf/a其他条纹：暗纹角坐标q满足asinq=±kl7明纹角坐标q近似满足asinq»±(2k+1)l条纹宽度Dq»l/aDx»lf/a3．光栅(多光束干涉受单缝衍射调制)明纹明亮、细锐光栅方程式(a+b)sinq=±kl缺级衍射角q同时满足(a+b)sinq=±klasinq=±k'l时，出现缺级，所缺级次为k=k'(a+b)/a．4．圆孔衍射爱里斑角半径q=0.61l/a=1.22l/d光学仪器的最小分辩角dq=0.61l/a=1.22l/d5．x射线的衍射布喇格公式2dsinq=kl三、光

5、的偏振1．自然光、偏振光、部分偏振光；偏振片，偏振化方向，起偏、检偏．2．马吕期定律I=I0cos2a．3．反射光与折射光的偏振一般情况：反射光为垂直入射面振动大于平行入射面振动部分偏振光，折射光为垂直入射面振动小于平行入射面振动部分偏振光．布儒斯特定律：当入射角满足tgi0=n2/n1，即反射光与折射光相互垂直时，反射光为垂直入射面振动的完全偏振光，折射光仍为部分偏振光．4、双折射：寻常光线(o光)满足普通折射定律，为垂直自己主平面的偏振光；非常光线(e光)不满足普通的折射定律，为平行自己主平面的偏振光．双折射晶体的光轴，主截面、主平面．5、旋光现象：偏振面旋转的角度旋光溶液中Dq=a

6、Cl旋光晶体中Dq=al①②eln1n2n3图3.1(a为旋光系数,C为浓度)．Ⅲ。课堂例题一.选择题1.如图3.1所示，折射率为n2、厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和n3，已知n1＜n2＞n3，若用波长为l的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束（用①②示意）的光程差是s1s2t1t2n1n2r1r2P图3.2(A)2n2e.(B)2n2e－l/(2n2).(C)2n2e－l.(D)2n2e－l/2.2.如图3.2所示，s1、s2是两个相干光源，它们到P点的距离分别为r1和r2，路径s1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为n1的介质板

7、，路径s2P垂直穿过厚度为t2，折射率为n2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于eln1n2n3图3.3(A)(r2+n2t2)－(r1+n1t1).(B)[r2+(n2－1)t2]－[r1+(n1－1)t1].(C)(r2－n2t2)－(r1－n1t1).(D)n2t2－n1t1.3.如图3.3所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，并且n1＜n2＞n3，l1为入射