大学物理 波动光学复习重点

期末复习第五篇波动光学光的干涉光的衍射光的偏振第21章光的干涉一、相干光的条件:频率相同振动方向相同恒定的相差二、杨氏双缝干涉位相差条件)(21212rrmin)12(max2kk2,1,0k程差条件sin)(12d时min2)12(maxkk2,1,0k2)12(dDk坐标条件xdDk2,10kminmax1明暗条件强度分布1、明暗条件：中，影响“”的因素几何路程r1,r2介质“n”S1,s2处的位相直接由位相反映由光程反映)sin(sinid半波损失2注意(1)sind2(2)动态反映（A）装置放入介质中sinnd（B）点光源不放中间:（如右上图）例1：双缝一缝前若放一云母片，原中央明纹处被第7级明纹占据。已知：解：58.1n云nm550求：云母片厚度?l插入云母片条纹为何会移动？r2r17k1s2s光程差改变了。0级明纹移到那里去了？上面去了。条纹级数增高一级则光程差增大几个？一个。lnl7m6.6m106.6158.11055071n7l69光程差改变0k3例2：中央‘O’点为k=2级明纹求：与之差1l2l212ll屏上条纹的位置sin12dllmin2)12(maxkk零级明纹的位置0sin20dkdDx2dDx2插入薄片e条纹如何移动？若O点为k=-3级明纹，求n155enene3)(2ene处0sind2sin)(12dll2例3、将一微波探测器放于湖边，探测器的位置在水面上方0.5m处,当一颗辐射21cm波长的射电星从地平线上缓慢升起时,探测器接收到的射电波强度将依次出现极大、极小，问当此探测器收到第一个极大时，该射电星处于水平面上方什么角度？2oPQh解QPOPkhh22cossinsin2)2cos1(sinh2sin2sin2h2sin2h'2610500sin012、求光强的方法解析法振幅矢量迭加sincos420dII23三、薄膜干涉21nnninnd2212sin22,1,02)12(,2,1kkkk21nnn1、等倾干涉2、等厚干涉22nd0,1,2kmin21)(2k1,2,kmaxknnl2sin2动态反映动态反映：d等倾条纹（同心圆）外冒nd23din上板向上平移条纹向棱边移动,条纹变密并向棱边移动光垂直入射时(i=0)3、牛顿环:Rrd22rminmax2)12(kRRk2,1,0k模具例3、（1）如何判断镜头太平或太凸？轻压一下镜头，条纹会移动变薄，内缩镜头太平(图b)。变薄，外冒镜头太凸(图c)。（2）图b、波长，求空气隙最大厚度数得中心点为：k=3级暗纹4透镜向上平移,气隙变厚条纹内缩.变薄，条纹外冒动态反映23222RkRRrd51n51n751n621621例4、牛顿环如图示情况,明暗条纹如何分布?4、迈克耳逊干涉仪M1与M2严格垂直——等倾干涉M1与M2不垂直——等厚干涉条纹移动N条，光程差改变N，可动镜移动2Nd51、单缝衍射2,1k0,0k讨论：（1）缝上、下移动，中央明纹的位置变否？（2）缝宽增加为原来的3倍，问I0及sin1如何变化？3aa若不变,300EE11sin31sin,900II6一、夫琅和费衍射强度第22章光的衍射(无数子波干涉的结果)max2)12(sinkaminsinka中央明纹sin,sin220aII2、双缝衍射sindmin2)12(maxkk210k强度受单缝衍射的调制22cos)sin(mII缺级kmda整数比时，k级明纹缺级，不止一条注意d、a、、对条纹的影响。掌握课堂举例。及22—9、10、113、多缝（光栅）衍射7条纹特点：主极大明亮、尖细，相邻明纹间有宽广的暗区（N-1个极小，N-2个次极大）主极大（明纹）的位置：210sinkkdI强度2NI宽度N1缺级级缺kkmda注意（1）深刻领会“光栅方程”的意义如：平行光斜入射的情况（2）最高级数：由=900求得，最后一条看不见（3）总条纹数（所有可见明纹），若给出缝宽，注意缺级现象掌握课堂举例及作业84、圆孔衍射1S2SDfR'1S'2S最小分辨角DRR221sin分辨率（分辨本领）：R1221DD问：孔径相同的微波望远镜与光学望远镜哪种分辨率高？5、x射线衍射(布喇格衍射),2,1sin2kkd9例5、光栅衍射强度分布如图，设入=600nm求：d、a、N及屏上条纹数目解：kdsinnmdk600010600sin11ma'sin缺级9,6,3k108754210knmam200030600'sin1106006000900dk93623160002000kmda4N屏幕上出现的全部明纹为共13条10例6用每毫米有300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱。已知红谱线波长在范围内，蓝谱线波长在范围内。当光垂直入射到光栅上时，发现在角度处，红蓝两谱线同时出现。Rm760630Bm49043004624(1)在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现?(2)在什么角度下只有红谱线出现?解：mmmd3333001（1）根据kdsinkm3814624sin3330对红光,760630mRmkR690,2对蓝光,490430mBmkB460,3红光最大级次：令090484maxmaxkdkR即：红4蓝6还会重合,角度为0955',82804'sindR（2）因红光最多只能看到4级，且红2，4与蓝重合，故纯红光谱的1、3级将出现011911,2070sindR033438,62103sindR11第23章光的偏振一、马吕斯定律：20自II20cosII二、布儒斯特定律0012090inntgi12三、双折射·oe光轴例6、用惠更斯原理作出双折射光路图)0()(e)()()0()0(0sinsinsinsineeeninnin)()0(0eenn13o光，振动方向垂直于主平面e光，振动方向平行于主平面四、椭圆偏振光、圆偏振光kdnne)(20线偏振光k奇数……k偶数……正椭圆圆其它，斜椭圆/4波片,/2波片：自然光、线偏振光通过它后是什么光？(加一偏振片后可产生干涉)线偏振光经/2波片：造成位相差，仍是线偏振光经/4波片：造成/2位相差，是椭圆偏振光自然光经/2波片：还是自然光经/4波片：还是自然光140452)12(kkdnne)(20例7、用一块偏振片和一块/4波片去鉴别：自然光、部分偏振光、线偏振光、圆偏振光与椭圆偏振光（1）先用一偏振片，光通过转动的偏振片后为部分偏振光或椭圆偏振光（无消光）（2）再用/4波片及偏振片，进一步鉴别：自然光圆偏振光2)12(k22)12(k'k光强不变22)12(k'k光强变，无消光部分偏振光椭圆偏振光光强变，有消光光强变，有消光2)12(k为自然光或圆偏振光光强不变光强改变15注意：（1）自然光与部分偏振光中两垂直成分无恒定相位差、而圆和椭圆偏振光中两垂直成分有恒定相位差。（2）圆与椭圆偏振光（长轴或短轴平行于四分之一波片的光轴时）经四分之一波片后，两垂直成分位相差改变'2)12(kk例8、杨氏双缝干涉实验中，加三个偏振片，偏振化方向为P2P1，P0与P2、P1成450讨论（1）屏上有无干涉条纹？0P1P2P0E1E2E045屏上无干涉条纹（2）屏上各处偏振态如何？sin2dk时，原明、暗纹处为线偏振光(2k+1)/2时，为圆偏振光其他值时，为椭圆偏振光160P1P2Ps无条纹(5)若去掉所有的偏振片,屏上有无条纹?有条纹（3）屏前加偏振片P3，且偏振化方向P3//P0屏上有无条纹？有条纹，条纹位置与原来同。161P1E3P0P2P2E0P1P2P3P(4)若去掉P0,屏上有无条纹?例9、让入射的平面偏振光依次通过偏振片P1和P2，P1和P2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是和,欲使最后透射光振动方向与原入射光振动方向垂直,并且透射光有最大光强,问,各应满足什么条件?解：要使透射光与入射光垂直,须2A1P2PP1、P2间夹角设入射光强为I0，则透射光强为220cos)cos(II)2(coscos220I220sincosI2sin420I要使，须maxI12sin224172END16