大学物理光学-PPT课件.ppt

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1、第五篇光学光学绪论人类对光的认识过程光学是物理学最早的一个分支，也是最前沿的学科微粒说i几何光学光的传播定律光的独立传播定律光的直线传播定律光的反射和折射定律从认识光到几何光学2000年左右17世纪研究光的本性光是从光源中发出的粒子流（弹性小球按惯性沿直线传播牛顿）。波粒二象性波动说光是从光源中发出的某种波动。（机械波惠更斯）波动说理论本身不能自恰自相矛盾。媒质“以太”17，18世纪微粒说占统治地位。19世纪中期麦克斯韦提出了光的电磁波理论，才确立了波动说。19世纪末20世纪初中期麦克斯韦提出了光的电磁波理论，才确立了波动说

2、。§1光的相干性相干的3个条件，加强减弱的稳定分布光干涉现象为明，暗相间条纹的稳定分布两个独立光源不相干原子发光间歇的波列机械波波源媒质光波光源“以太”§2研究光干涉的基本实验1几种实验装置扬氏双缝实验第十四章光的干涉观察屏菲涅尔双面镜实验S菲涅尔双棱镜实验S洛埃镜实验S2干涉条纹的分布2a<

3、白的）紫红（一级明纹，彩带）（一级明纹，彩带)同一D,2a，SPD=1m=1000mm求(2)=600nm例题解已知2a=0.2mmx=?(2)§3薄膜的干涉1薄膜干涉的一般公式，光程1,2两束光的波程差=（2k+1)/2黑暗的=2k明=(2k+1)暗光线2：ABC光线1：(半波损失)=k明亮的真空：不变不同明暗k=0,1,2明暗折射率n几何距离=光程第二条光线的光程第一条光线的光程光程：把光在媒质中走的距离折合到真空中，例如：在媒质中走的距离为r相当于在真空中走nr明暗k=0,1,

4、2薄膜干涉的一般公式例题：空气中放一水平肥皂膜，以知：n=1.33解：i=0干涉加强时干涉加强（1）e.i一定,（2）,e一定,等倾干涉条纹（3）,i一定，等厚干涉条纹0.7m.问在反射光中观察，肥皂膜显现什麽颜色？e=0.32m.用白光垂直照射，波长从0.4----k=0<0,k<0<0无物理意义k=1红外，无绿色紫外，无k=2k=32等厚（干涉）条纹及其应用条件：，i一定，e不同劈尖形薄膜明暗夸大Lkk+1eeLsin=L=eL可测，如果已知如果已知测波长测小角条纹左移条纹右移条纹移动

5、一条，厚度改变条纹移动N条，厚度改变应用的例子（1）干涉膨胀仪光学玻璃，平整度小于（2）测厚H条纹间隔mS测光学平面的平整度凹陷凸起（4）牛顿环RR-ereR>>e0明纹暗纹明环半径暗环半径注意半波损失/n垂直入射应用：如已知R如已知R光路中引入透镜不改变光程差迈克耳逊干涉仪（可移动）观察系统12S不垂直等厚干涉如严格垂直等倾干涉移走的条纹数N，移动的距离d知d知d潜望镜20个透镜，所剩能量（光强）玻璃空气（氟化镁）玻璃与型号有关h膜的上，下表面都有半波损失4增透膜普通相机6个透镜，12

6、个玻璃表面所剩能量（光强）反射5%，透过95%。平面单色光垂直入射，黄绿光=0。552（m）恰好（m）第五章光的衍射§1光的衍射现象，惠更斯—菲涅耳原理S圆盘影子S小孔S屏很小中心为亮点中心可亮可暗S小孔入射波方向PdSCy=dSn积分法振幅矢量法菲涅耳半波带法*衍射的两大分类光源，屏幕距衍射屏有限远光源，屏幕距衍射屏无限远SP衍射屏菲涅耳衍射（近场衍射）衍射菲涅耳SP衍射夫琅和费衍射（远场衍射）单缝衍射§2SPSOpABCaABC半波带ABAC=asin狭缝宽a=AB光强极小暗纹中心光强极大明纹中心不包括明纹中

7、心暗纹中心明纹中心中央明纹中央明纹中心=0中央明纹一级明纹二级明纹三级明纹一级暗纹二级暗纹三级暗纹位置IO(sin)半角宽度例题，已知=500nm平行单色光垂直入射a=0.25mmf=25cm求:(1)两第三级明纹之间的距离（2）第三级明条纹的宽度解：fo（1）第三级明条纹满足条纹距离（2）第三级明纹的宽度第四级暗纹第三级暗纹第三级明纹宽度§3光学仪器(成像系统)的分辨本领L能分辨恰好分辨不能分辨=第三级暗纹和第四级暗纹之间的距离瑞利判据L分辨率越好RD1现象和定性解释§4光栅衍射a---通光的缝宽Opb

8、---不通光部分的宽度d=a+b光栅常数总的刻线数Np单缝衍射多光束干涉光栅衍射I位置I位置2光栅方程单色光垂直入射dsin=±kk=0,1,2,3pd=dsin例题已知：每毫米刻500个缝，单色光垂直入射=590nm求：最多能看到几级明条纹。解：0级明纹1级明纹2级明纹（a