光学学习指导.pdf

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1、精品文档第一章光的干涉第二章光的衍射第三章几何光学的基本原理第四章光学仪器的基本原理第五章光的偏振第六章量子光学1欢迎下载。精品文档第一章光的干涉一、本章主要内容1、相干条件：与波的相干条件相同2、光程=nl，光程差=nl-nl；2211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．3．明纹、暗纹的条件：明纹=2k/2，k=0,1,2,…；暗纹=(2k－1)/2，k=0,1,2,…．4．分波阵面法(以杨氏双缝干涉为代表)：光程差=nxd/D明纹坐标x=2k(D/d)/(2n)暗纹坐标x=

2、(2k－1)(D/d)/(2n)条纹宽度x=(D/d)(/n)5.分振幅法(薄膜干涉，以nn为例)123(1)光程差：反射光=2necosr+/2r2=2e(n2n2sin2i)1/2+/221透射光=2necosr=2e(n2n2sin2r’)1/2t2232欢迎下载。精品文档(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e=/(2n)劈尖干涉条纹宽度l=/(2n)牛顿环的条纹半径明纹r=[(k1/2)R/n]1/2(k=1,2,3,…)暗纹r=(kR/n)1/2(k=0,1,2,3,…)(3)迈克耳逊干涉仪：M与

3、M'平行为等倾条纹，此时如动镜移动12/2，则中心涨出或陷入一个条纹；M与M'不严格平行为等厚条纹，12此时如动镜移动/2，则条纹平行移动一个条纹的距离二、典型例题例1：如图将一厚度为l，折射率为n的薄玻璃片放在一狭缝和屏幕之间，设入射光波长为I，测量中点C处的光强与片厚l的函数关系。如果l=0时，该点的强度为0，试问：(1)点C的光强与片厚l的函数关系是什么；(2)l取什么值时，点C的光强最小。解：(1)在C点来自两狭缝光线的光程差为nll相应的相位差为22(n1)ll点C的光强为：CI4Icos212M其中：I为通过单个狭缝在点C的光强。11M2II

4、014例1图1(n1)l(k)(2)当2时3欢迎下载。精品文档1l(k)k1,2,3,L点C的光强最小。所以2n1例2：在双缝干涉实验中，波长=5500的单色平行光垂直入射到缝间距a=210-4m的双缝上，屏到双缝的距离D=2m．求：（1）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距;(2)用一厚度为e=6.610-6m、折射率为n=1.58的玻璃片覆盖一缝后,零级明纹将移到原来的第几级明纹处?D解：(1)因为相邻明（暗）条纹的间距为a，共20个间距Dx200.11m所以a（2）覆盖玻璃后,零级明纹应满足:r(re)ne021设不盖玻璃片时,此点为

5、第k级明纹，则应有rrk21(n1)ek所以(n1)ek6.967零级明纹移到原第7级明纹处.例3：550nmn1.5波长的光线垂直入射在折射率3照相机镜头上，其上涂了一层折射n1.38率2的氟化镁增透膜，问：若在反射光相消干涉的条件中取k=1，膜的厚度为多少？此增透膜在可见光范围内有没有增反？npnpn解：因为123，所以反射光经历两次半波损失，所以无半波损失，反射光相干相消的条件是：2nd(2k1)22n代入k=1和2求得：33550109d4n41.3822.982107m此膜对反射光相干相长的条件：4。欢迎下载精品文档2ndk

6、2将d代入k1855nm1k2412.5nm2k3275nm3波长412.5nm的可见光有增反。例4：为了测量金属细丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间，形成劈尖，如图所示，如用单色光垂直照射，就得到等厚干涉条纹。测出干涉条纹的间距，就可以算出金属丝的直589.3nm径。某次的测量结果为：单色光的波长，金属丝与劈间顶点间的距离L=28.880mm，30条明纹间得距离为4.295mm,求金属丝的直径D？解：30条明纹29个间距，相邻两条明纹间的间距为4.295lmm29其间空气层的厚度相差2，于是lsin2其中为劈间尖的交角，因为很小，所以Dsintg

7、LLDl2代入数据得28.8801031D589.31094.295210329CRDrMeLNo例4图例5图0.05746mm例5：在牛顿环实验中用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第k级5欢迎下载。精品文档r3.0103mr5.0103m明环的半径，径k，k级往上数第16个明环半径k16，平凸透镜的曲率半径R=2.50m。求：紫光的波长？解：根