1、1,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級,1,-考前輔導,注冊工程師執(zhí)業(yè)資格考試,普通物理,第三部分 波動光學,2,第一部分-光的干涉,預備知識,A相干波：兩列波頻率相同 振動方向平行相位差固定。,B.干涉極大極小位置所滿足的條件：,有,基本理論: (光程 光程差 半波損失),實例,C.波的強度,3,（1） 光是原子內部發(fā)出的電磁波,一. 基本理論,1、光的波動理論,矢量的振動稱為光振動。,4,（3）原子發(fā)光的特點：,間歇性,隨機性,每一原子發(fā)光是間歇的，每次持續(xù),每一原子每一次發(fā)出的波列是單色的。（有固定的頻率振動方向和初相。）,每一原子先后發(fā)出

2、的波列，其頻率振動方向和初相都是隨機的。（可以取任何值）,兩束光 不相干！,5,波動所到達的媒質中各點，都可以看作為發(fā)射子波的波源，而后一時刻這些子波波陣面的包跡便是新的波陣面。,惠更斯原理,t,6,2.獲得相干光的途徑（方法）,干涉,干涉,干涉,7,有,故上式改寫為：,(k=1,2, ),波程差,明暗位置所滿足的條件,根據波動理論：,干涉,8,3. 光程與光程差,問題,現(xiàn)為,原式,故,即,折射率,9,光程,光在某一媒質中所經歷的幾何路程 r與介質折射率 n 的乘積 nr,上式也可寫成：,此即:光在不同媒質中傳播的路程都折算為光在真空中傳播的路程,10,11,光程差,兩同相的相干光源發(fā)出的兩相

3、干光束，干涉條紋明暗條件由光程差確定,干涉極大,明紋,干涉極小,暗紋,例：光從A射到B，求光程,光程=,光程,光程差在不同問題中要具體計算 !,12,K=2,K=2,中垂面,二.實例,1.雙縫,13,入射光為白光,討論,中央處,紅光,紫光,白光,紅光,紫光,遠離中央,靠近中央,14,考察O處零級明紋,遮蓋前,光程差,遮蓋后光程,故,這時的零級明紋(遮蓋后)應向上移.,答: C,15,未遮蓋前,明紋,遮蓋后,答:B,16,垂直入射,2.薄膜干涉,斜入射,垂直入射時光線1與光線2的光程差為,半波損失,17,關于半波損失,光入射到光疏媒質、光疏媒質界面時,反射光(在光疏媒質中)將多走半個波長的路程,

4、此稱半波損失,光入射到光密媒質、光疏媒質界面時,反射光(在光密媒質中)無半波損失,18,例 一束波長為 的單色光由空氣入到折射率為 n 的透明薄膜上,薄膜在空氣中,要使反射光得到加強,則薄膜的最小厚度為,K=?,K=1,答: B,19,例,波長為 的單色平行光垂直入射到薄膜上,已知折射率.則從薄膜上、下表面反射的光束與的光程差 等于,答: A,20,干涉條件,不取0,干涉條件,半波損失,21,4. 劈尖干涉（劈形膜）,夾角很小的兩個平面所構成的薄膜,平行單色光垂直照射空氣劈尖上，上、下表面的反射光將產生干涉，厚度為e 處，兩相干光的光程差為,22,1.干涉條件,說明,1.用 e 指示條紋位置,

5、2.劈尖相當于厚度呈線性變化的薄膜,3.對于同一級干涉條紋，具有相同的介質厚度。,4.對空氣劈尖 e=0處是暗紋,不取0,23,2.空氣劈尖任意相鄰明條紋對應的厚度差：,3.任意相鄰明條紋(或暗條紋)之間的距離 l,例1 測直徑,已知,24,提示：,同一級干涉條紋，具有相同的介質厚度。,間距,答（A）,25,同一級干涉條紋，具有相同的介質厚度。,間距,答: C,26,第二部分- 光的衍射,一. 光的衍射現(xiàn)象,縫很小時，衍射現(xiàn)象明顯,定性解釋：,繞射,幾何亮區(qū),縫較大時，光是直線傳播的,光在傳播過程中遇到障礙物，能夠繞過障礙物的邊緣前進這種偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為光的衍射現(xiàn)象。,27,二. 單縫夫

6、瑯和費衍射,干涉：從同一點出發(fā)的光分成兩束，再相遇后干涉。,干涉中不一定有衍射，衍射中必有干涉。,1.單縫衍射實驗裝置,28,菲 涅 耳 半 波 帶,29,說明,1.用,角指示條紋的位置,2.注意：明紋,暗紋,K=0的明紋已重合于中央明紋中,30,討論,1.若縫變窄或變寬，各級條紋向何方移動？,遠離中央明紋,原K級條紋,原K級條紋,靠近中央明紋,很寬,所有條紋重合于中央明紋,即光直線傳播，不繞射。,2.若縫寬不變，,紅光比紫光偏離遠些,31,答: D,32,解:,原來第三級暗紋,縮小一半,答：,33,點光源經過光學儀器的小圓孔后，由于衍射的影響， 所成的象不是一個點而是一個明暗相間的圓形光斑。

7、,光學儀器的分辨率,中央最亮的亮斑稱為愛里斑。,34,瑞利判據：如果一個點光源的衍射圖象的中央最亮處剛好與另一個點光源的衍射圖象第一個最暗處相重合，認為這兩個點光源恰好能為這一光學儀器所分辨。,35,最小分辨角為：,最小分辨角的倒數(shù) 稱為光學儀器的分辨率,36,光柵衍射,d=a+b,(a+b)sin =k,k=0,1, 2, ,光柵公式,37,例1.若用白光入射到衍射光柵上，則在可見光 范圍內，同一級光譜中偏離中央主極大最 遠的是 A 蘭光 B 紅光 C 黃光 D 紫光 ,B,X射線衍射-布拉格公式,38,解：光柵常數(shù),可觀察到的最大級次應滿足,由 可知，,例2 用每厘米有5000條刻痕的透射

8、光柵，觀察鈉光譜線（5900 )，當光線垂直入射時，最多能看到第幾級條紋？,最多能看到第3級條紋,39,第三部分 光的偏振,橫波的偏振性,一.基本概念,只沿一固定方向振動，稱為偏振光。原子每一次所發(fā)出波列是偏振光。,重點:馬呂斯定律 布儒斯特定律,40,3.自然光：普通光源內有大量原子，在一段時間內所發(fā)光波的振動方向可以取所有可能取的方向，沒有哪一方向的光振動占優(yōu)勢。此稱自然光或非偏振光。,4.自然光等效于兩個獨立的相互垂直的偏振光：,每一矢量沿X,Y方向分解,面對光的傳播方向看,41,部分偏振光的表示法：,自然光的表示法：,線偏振光的表示法：,光振動垂直板面,光振動平行板面,4.符號表示,平

9、面偏振光，全偏振光,42,二、透過偏振片的偏振現(xiàn)象,1.某些物質制成的透明薄片（硫酸金雞鈉堿），只允許一個方向的光振動通過，稱為偏振片。,2.偏振化方向：允許光振動通過的方向,自然光,線偏振光,3.偏振光的起偏和檢偏,起偏：使自然光（或非偏振光）變成線偏振光的過程。,檢偏：檢查入射光的偏振性。,43,I=0,I=?,4.線偏振光通過偏振片后的光強馬呂斯定律,44,馬呂斯定律,-線偏振光的振動方向與檢偏器的偏振化方向 之間的夾角,注意,馬呂斯定律,45,3.自然光通過偏振片后光強減半,2.兩偏振片的偏振化方向平行時 光強最大,兩偏振片的偏振化方向相互垂直光強為零,即,即,偏振片,46,解：畫示意

10、圖,例1 三個偏振片P1，P2與P3堆疊在一起， P1與P3的偏振化方向相互垂直，P2與P1的偏振化方向間的夾角為 30.強度為I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依 次透過偏振片P1、P2與P3，則通過三個偏振片后的 光強為,47,解:,答: A,最大透過,48,三.反射和折射光的偏振,反射和折射過程會使入射的自然光一定程度的偏振化,自然光,部分 偏振光,部分 偏振光,49,反射光的偏振化程度和入射角有關，當入射角,這時反射光成為線偏振光。,等于某一特定值 時，,此即布儒斯特定律,自然光,部分偏振光,線偏振光全偏振光,可以證明：,50,答: C,51,例 自然光以60的入射角照射到某兩介質 交界面時，反射光為線偏振光，則知 （A）折射光為線偏振光，且折射角是30. （B）折射光為部分偏振光，折射角是30. （C）折射光為線偏振光，折射角不能確定. （D）折射光為部分偏振光，折射角不能確定.,答：B,反射光為線偏振光,60為起偏角,52,四 .雙折射,1. 雙折射現(xiàn)象,尋常光線(o光) -遵守折射定律,非常光線(e光) -不遵守折射定律,o光和e光都是線偏振光。,光沿晶體傳