波动光学内容小结

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1、第三章光的干涉1.相干光的获得1.1普通光源发光的特点1)两光源或光源的不同部分发出的光为非相干光。2)一般光源发出的光为复色光。1.2相干光的获得分波阵面分振幅12n1n2n3分波阵面:同一列光波的同一波阵面的不同部分发出的两列子光波为相干光波。分振幅:通过反射或折射的方法把同一列光波分成两列,这两列光波为相干光波。2.1光程光通过某一媒质的光程等于光在相同时间里在真空中所传播的几何路程:2.光程差与明暗条件2.2光程差与明暗条件为光在真空中的波长2.3等光程性3.杨氏双缝干涉3.1条纹的形成由双缝s1和s2发出的两相干光在屏幕上各点叠加。3.2光

2、程差3.3明暗条件3.4干涉条纹以O为中心,明暗相间,相互平行,等间距的条纹。O为明条纹。相邻两明纹中心距离:x4.1等厚干涉的光程差及明暗条件4.薄膜干涉(一)——等厚干涉e12n4.2劈尖的干涉明暗条件:明暗相间,相互平行,等间距的条纹。相邻两明纹中心距离:干涉条纹:x4.3牛顿环明暗条件:干涉条纹:以O为圆心的明暗相间同心圆,相邻条纹不等间距,内疏外密。5.1等倾干涉的光程差5.薄膜干涉(二)——等倾干涉5.2等倾干涉条纹条纹的形状决定于入射角i相同的光线汇聚点的轨迹——明暗相间的同心圆。6.迈克尔逊干涉仪第四章光的衍射1.惠更斯-菲涅耳原理

3、光的衍射的实质光的衍射的实质:惠更斯-菲涅耳原理:波传播到各点,都可以视为发射子波的波源。从各点发出子波,在空间相遇时,也可相互迭加而产生干涉现象多光束干涉P任意P点的光强决定于由狭缝上各点发出的沿CP方向传播的各平行光经衍射透镜汇聚后在该点迭加的结果。2.1条纹的形成2.单缝夫琅和费衍射(b)SPfOxCAB(a)2.2光强分布O/a2/a3/a-/a-2/a-3/asinII0PfOxC(a)(b)2.3明暗条件PfOxC(a)(b)2.4衍射图样以O为对称,相互平行、明暗相间的条纹。各级明纹亮度不一,级数越大,亮度越小。条纹

4、宽度:PfOC01x0x1由圆孔上各点发出的沿CP方向传播的各平行光经衍射透镜汇聚后在P点的迭加。3.1条纹的形成3.圆孔夫琅和费衍射SPfOrCAB3.2衍射图样中心明斑(爱利斑),两边明暗相间的同心圆。(b)PfOr1C1(a)爱利斑半张角:4.几何光学与波动光学圆孔衍射几何光学:形成像S波动光学:形成圆孔衍射图样SfS几何光学:形成像S波动光学:形成衍射图样4.1几何光学与波动光学几何光学是波动光学在衍射物尺寸远大于光的波长条件下的近似。结论瑞利判据:一个点光源的衍射图样的中心最亮处恰好与另一点光源的第一个最暗处重合时,则

5、这两个点光源刚好能被这个光学仪器分辨。刚能分辨最小分辨角角分辨率4.2光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领:最小分辨角:分辨率:刚能分辨最小分辨角角分辨率5.1条纹的形成OPLEGC各狭缝上各点发出的沿各个方向传播的平行光经衍射透镜汇聚后在焦平面上各点迭加的结果。5.光栅衍射6654321012345dsin/II105.2光强分布5.3衍射图样1)当P点的位置(由决定)满足光栅方程:则P点为第k级主极大。在此处形成一亮而细的条纹。——相邻两主极大之间有N-1个暗纹中心,N-2个次极大,次极大的亮度比主极大小得多。2)当P点的位置满足:则P点

6、为暗纹中心。3)各级主极大的亮度不一样,光强受到单缝衍射图样的调制。若P点的位置(由决定)同时满足:则位于P点的第k级主极大的亮度为零,该级主极大实际观察不到,称为缺级。5.4光栅的分辩本领6.1.劳厄的X射线衍射实验晶体立体光栅(a)(b)6.X射线衍射CABd1.只有满足反射定律的方向上可以得到强度最强的衍射线2.相邻两个晶面反射的两条光干涉加强的条件为:——布拉格公式6.2布拉格X射线衍射实验第五章光的偏振1.1非偏振光(自然光)无论在哪一个方向上光矢量的振动都不比其它方向占优势。1.光的偏振态1.2线偏振光1.3椭圆偏振光圆偏振光光矢量在垂

7、直于传播方向的平面内转动,其端点轨迹为椭圆或圆。1.4部分偏振光介于线偏振光与自然光之间的情形,可看成线偏振光与自然光的混合。2.1偏振片:只让某一方向的光振动的分量通过而吸收与这一方向相反的光振动分量。2.马吕斯定律2.2马吕斯定律I0I1I2P1P23.反射光和折射光的偏振iirSRn1n2R3.1反射光和折射光的偏振3.2布儒斯特定律当入射角满足:i0+r=/2i0i0rSRRn2n14.双折射现象光进入各向异性的媒质后,折射光分裂称为两束沿不同方向传播的光线。其中一束满足折射定律,这束光线称为寻常光(o光),另一束光线不满足折射定律,称为

8、非寻常光(e光)。o光e光4.1双折射现象4.2用惠更斯原理分析双折射现象o光和e光的惠更斯子

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1、第三章光的干涉1.相干光的获得1.1普通光源发光的特点1)两光源或光源的不同部分发出的光为非相干光。2)一般光源发出的光为复色光。1.2相干光的获得分波阵面分振幅12n1n2n3分波阵面:同一列光波的同一波阵面的不同部分发出的两列子光波为相干光波。分振幅:通过反射或折射的方法把同一列光波分成两列,这两列光波为相干光波。2.1光程光通过某一媒质的光程等于光在相同时间里在真空中所传播的几何路程:2.光程差与明暗条件2.2光程差与明暗条件为光在真空中的波长2.3等光程性3.杨氏双缝干涉3.1条纹的形成由双缝s1和s2发出的两相干光在屏幕上各点叠加。3.2光

2、程差3.3明暗条件3.4干涉条纹以O为中心,明暗相间,相互平行,等间距的条纹。O为明条纹。相邻两明纹中心距离:x4.1等厚干涉的光程差及明暗条件4.薄膜干涉(一)——等厚干涉e12n4.2劈尖的干涉明暗条件:明暗相间,相互平行,等间距的条纹。相邻两明纹中心距离:干涉条纹:x4.3牛顿环明暗条件:干涉条纹:以O为圆心的明暗相间同心圆,相邻条纹不等间距,内疏外密。5.1等倾干涉的光程差5.薄膜干涉(二)——等倾干涉5.2等倾干涉条纹条纹的形状决定于入射角i相同的光线汇聚点的轨迹——明暗相间的同心圆。6.迈克尔逊干涉仪第四章光的衍射1.惠更斯-菲涅耳原理

3、光的衍射的实质光的衍射的实质:惠更斯-菲涅耳原理:波传播到各点,都可以视为发射子波的波源。从各点发出子波,在空间相遇时,也可相互迭加而产生干涉现象多光束干涉P任意P点的光强决定于由狭缝上各点发出的沿CP方向传播的各平行光经衍射透镜汇聚后在该点迭加的结果。2.1条纹的形成2.单缝夫琅和费衍射(b)SPfOxCAB(a)2.2光强分布O/a2/a3/a-/a-2/a-3/asinII0PfOxC(a)(b)2.3明暗条件PfOxC(a)(b)2.4衍射图样以O为对称,相互平行、明暗相间的条纹。各级明纹亮度不一,级数越大,亮度越小。条纹

4、宽度:PfOC01x0x1由圆孔上各点发出的沿CP方向传播的各平行光经衍射透镜汇聚后在P点的迭加。3.1条纹的形成3.圆孔夫琅和费衍射SPfOrCAB3.2衍射图样中心明斑(爱利斑),两边明暗相间的同心圆。(b)PfOr1C1(a)爱利斑半张角:4.几何光学与波动光学圆孔衍射几何光学:形成像S波动光学:形成圆孔衍射图样SfS几何光学:形成像S波动光学:形成衍射图样4.1几何光学与波动光学几何光学是波动光学在衍射物尺寸远大于光的波长条件下的近似。结论瑞利判据:一个点光源的衍射图样的中心最亮处恰好与另一点光源的第一个最暗处重合时,则

5、这两个点光源刚好能被这个光学仪器分辨。刚能分辨最小分辨角角分辨率4.2光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领:最小分辨角:分辨率:刚能分辨最小分辨角角分辨率5.1条纹的形成OPLEGC各狭缝上各点发出的沿各个方向传播的平行光经衍射透镜汇聚后在焦平面上各点迭加的结果。5.光栅衍射6654321012345dsin/II105.2光强分布5.3衍射图样1)当P点的位置(由决定)满足光栅方程:则P点为第k级主极大。在此处形成一亮而细的条纹。——相邻两主极大之间有N-1个暗纹中心,N-2个次极大,次极大的亮度比主极大小得多。2)当P点的位置满足:则P点

6、为暗纹中心。3)各级主极大的亮度不一样,光强受到单缝衍射图样的调制。若P点的位置(由决定)同时满足:则位于P点的第k级主极大的亮度为零,该级主极大实际观察不到,称为缺级。5.4光栅的分辩本领6.1.劳厄的X射线衍射实验晶体立体光栅(a)(b)6.X射线衍射CABd1.只有满足反射定律的方向上可以得到强度最强的衍射线2.相邻两个晶面反射的两条光干涉加强的条件为:——布拉格公式6.2布拉格X射线衍射实验第五章光的偏振1.1非偏振光(自然光)无论在哪一个方向上光矢量的振动都不比其它方向占优势。1.光的偏振态1.2线偏振光1.3椭圆偏振光圆偏振光光矢量在垂

7、直于传播方向的平面内转动,其端点轨迹为椭圆或圆。1.4部分偏振光介于线偏振光与自然光之间的情形,可看成线偏振光与自然光的混合。2.1偏振片:只让某一方向的光振动的分量通过而吸收与这一方向相反的光振动分量。2.马吕斯定律2.2马吕斯定律I0I1I2P1P23.反射光和折射光的偏振iirSRn1n2R3.1反射光和折射光的偏振3.2布儒斯特定律当入射角满足:i0+r=/2i0i0rSRRn2n14.双折射现象光进入各向异性的媒质后,折射光分裂称为两束沿不同方向传播的光线。其中一束满足折射定律,这束光线称为寻常光(o光),另一束光线不满足折射定律,称为

8、非寻常光(e光)。o光e光4.1双折射现象4.2用惠更斯原理分析双折射现象o光和e光的惠更斯子

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