工程光学12-1习题课

1第11章光的电磁理论基础1.波动方程及光波的表达式1）波动方程的由来、表达式、式中的物理意义222222EE0BB0tt0011vc00;rrrrncv22）光波的表达式（属于波动方程的解）平面波解简谐波解（三角形式、矢量形式、复数形式）)(tvzfE＝)(costvzAE＝)cos()(2costkzAETtzAE＝＝tzyxkAEtAEcoscoscoscos)rkcos(＝＝)]rk(exp[tiAE＝expEAikr＝3球面波解柱面波解)exp(),exp(ikrrAEikrrAE＝会聚的球面波：＝发散的球面波：)exp(),exp(ikrrAEikrrAE＝会聚的柱面波：＝发散的柱面波：exp[()]AEikrtr＝exp[()]AEikrtr＝43）光波参数之间的关系4）平面波的性质（3条）2.了解电磁场的连续条件和菲涅尔公式3.了解吸收、色散、散射的定义、散射的种类(4种)和它们的相关公式（朗伯定律、比尔定律、柯西公式等）ckvkncTvTT//2,//2,/,,,/220000＝5物质对光的一般吸收规律柯西公式（适用于正常色散）24BCnA6散射分类及其基本性质74.光波的叠加1）会用光波的表达式计算光波叠加后的表达式并分析叠加波的性质2）掌握四种不同条件下光波叠加后形成的物理现象、合成波表达式及其性质（见表）8光波的叠加在叠加区域出现稳定的光强强弱分布现象补充条件9第12章光的干涉和干涉系统1.干涉及干涉条件1）什么是干涉2）干涉条件（3条+补充）2.杨氏双缝干涉1）干涉性质：分波前的干涉2）实验装置103）干涉公式及条纹性质光程差条纹亮暗条件条纹间隔和影响因素条纹形状和意义2cos4cos2200212121IIIIIIIIII则：设xDdDxdrrxdrr2221212为暗条纹时当为亮条纹；时当,)21(,dDmxdDmxe113.条纹的可见度1）定义及公式2）条纹可见度的影响因素：（振幅比、光源宽度、光源单色性）3）临界宽度和允许宽度：临界宽度允许宽度（临界宽度的1/4）)()(mMmMIIIIK)cos1)((21KIIIcb124）什么是空间相干性？干涉系统不变量的含义是什么？5）相干长度、相干时间、时间相干性的概念是什么？debc干涉系统不变量2max最大光程差：12maxttc134.平行平板的双光束干涉1）定域面位置2）干涉装置143）干涉条纹性质等倾条纹（同心圆环）条纹级次（中心级次高，边缘级次低）条纹的角半径条纹间隔非线性反射光与入射光互补qNhnn1'11N'sin2121fhnndfe222cosnh155.楔形平板的双光束干涉1）定域面位置（只考虑垂直照射情况）2）干涉装置163）干涉条纹性质等厚条纹（等间隔的平行于楔棱的直条纹）两条纹间对应的厚度变化楔角局部高度的变化nh2neeh2eenH222nh176.典型的双光束干涉系统及其应用1）了解各种干涉仪器（包括斐索、迈克尔逊、泰曼、马赫-泽德等干涉仪）的结构、工作原理、明确形成干涉的双光束来源、条纹性质2）会用双光束干涉原理解决实际问题187.平行平板的多光束干涉1）多光束干涉条件：平行平板上镀高反膜装置干涉条纹性质（透射场、同心圆环、中间疏边缘密、条纹亮暗、锐度和精细度）2242cos,cosnhnh＝）（）（）（2sin11,2sin12sin222FIIFFIIitir19条纹亮暗条纹锐度条纹精细度)2()1,12,2minmaxFFKFIImIImItititt（暗条纹：亮条纹：对于透射光变得很小。时，，当－＝＝1124F122Fs）（2sin112FIIit透射场光强分布特点202）法布里-珀罗干涉仪装置、分类、原理、用途指标：自由光谱范围、分辨本领谱范围。为标准具常数或自由光RSRShh22122，为条纹精细度。其中＝2Fs97.0minmNmsA213）干涉滤光片结构、原理、用途指标：中心波长、透射带的波长半宽度、峰值透过比；＝中心波长mnhc2:－＝1222.hRSmaxitII＝过比，表示为：定义为中心波长处的透224）光学薄膜原理、用途单层增透膜23例1（平面波的表征、干涉、可见度）三个频率相同、振动方向相同、振幅均为A的平面单色波在yOz平面传播，其传播方向如图所示，它们在z=0平面内叠加产生干涉，试求干涉强度分布和条纹对比度，并画图分析平面内干涉条纹的分布特征。30ozyk3k2k13024光强分布图oyI/I0λ2λ3λ-3λ-2λ-λ9125例题分析12-412-15