波动光学大学物理课件.ppt

1、波波 动动 光光 学学衍衍射射单缝衍射：单缝衍射：光栅衍射：光栅衍射：圆孔衍射：圆孔衍射：干干涉涉光程，光程，光程差与干涉强度的关系：光程差与干涉强度的关系：分波阵面法干涉：分波阵面法干涉：分振幅法干涉：分振幅法干涉：偏偏振振光的偏振性：光的偏振性：反射光反射光 透射光的偏振：透射光的偏振：双折射：双折射：abndv媒质媒质光程、光程差光程、光程差 *使用透镜不会产生使用透镜不会产生附加光程差附加光程差1212 2 cos IIII I 光程差与干涉强度的关系光程差与干涉强度的关系2 空021III0 minI 40 0II k 22(k)21204 II max k=0,1,2,3,Cons

2、tructive k(k)22122Destructive S1s2sdxL1r2rIxOMonochromatic 12rr xdLYoungs Double-Slit Experiment k,(k),2120 1 2k,LxdBright fringes Dark fringes 1sPM2sdD劳埃德镜劳埃德镜PLxdD 半波损失：在正入射和一般斜入射情况下，半波损失：在正入射和一般斜入射情况下，如果光如果光从光疏介从光疏介质入射到光密质入射到光密介质，则反射光介质，则反射光有有半波损失。半波损失。en n n 12A22/ne =0,1,2,3,kk,(k ),212 k0,1,2B

3、right Dark P1n1n2neLiDC34E5A1B222+2n e cos 2222122ennsini 厚度均匀薄膜的干涉厚度均匀薄膜的干涉应用：应用：增透膜、增反膜增透膜、增反膜1、楔形劈尖膜的干涉、楔形劈尖膜的干涉air22kne /=0,1,2,3,kk,21 2(k),k0,1,2Bright Dark 条纹间距条纹间距e n2应用应用:测金属丝的直径、膨胀，所镀膜的厚度，检测加工元测金属丝的直径、膨胀，所镀膜的厚度，检测加工元 件的平整性等件的平整性等厚度厚度不不均匀薄膜的干涉均匀薄膜的干涉22kne =0,1,2,3,kk,Bring (k),212 k0,1,2Dar

4、k Air Newtons Rings22kkreR2、牛顿环的干涉、牛顿环的干涉厚度厚度不不均匀薄膜的干涉均匀薄膜的干涉应用：测折射率，平凸透镜的曲率半径，波长等应用：测折射率，平凸透镜的曲率半径，波长等十字叉丝十字叉丝等厚条纹等厚条纹M 111 22 S半透半反膜半透半反膜M2M1 G1G2E若若M M2 2平移平移 d d 时时,干涉条移过干涉条移过N N 条条,则有则有：若若M M 2 2、MM1 1平行平行 等倾条纹等倾条纹 若若M M2 2、M M1 1有小夹角有小夹角 等厚条纹等厚条纹 2 Nd3、迈克尔逊干涉仪、迈克尔逊干涉仪薄膜的干涉薄膜的干涉 asin(k )k ,211

5、2 32，0sin a中央明纹中央明纹 asinkk,1 2 3，暗纹暗纹 明纹明纹菲涅尔半波带法：菲涅尔半波带法：单缝衍射单缝衍射PaSlit lensscreen sinaIx中央明纹的线宽度：中央明纹的线宽度：2f /a，其它级次明纹的线宽度，其它级次明纹的线宽度f /a0I/I白光入射时条纹特点，屏上条纹随白光入射时条纹特点，屏上条纹随a 及及的变化的变化爱里斑的角半径爱里斑的角半径D 22.11 1D.221D.221Isin爱爱里里斑斑D仪器仪器 孔孔径径圆孔衍射圆孔衍射01 1 2 2.DR 分分 辨辨 率率光栅衍射光栅衍射光栅衍射光栅衍射=多光束干涉多光束干涉+单缝衍射单缝衍射

6、明纹、主极大、谱线、明纹、主极大、谱线、0 1 2d sinkk,oPfScreen Lend dsin d x tgfx tgsin dab屏上可见条纹的最高级次、总条纹数、缺级问题、斜入射、白光入射屏上可见条纹的最高级次、总条纹数、缺级问题、斜入射、白光入射光栅衍射光栅衍射Malus law(马吕斯定律马吕斯定律):.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光EIE00I 20cosII linearly-polarized Partially Polarized unpolarized自然光、完全偏振光、部分偏振光自然光、完全偏振光、部分偏振光i0 0 +r0 0=90=90O

7、 O i 0 0 起偏角起偏角21120tgnnni n1n2i ir自然光反射和折射自然光反射和折射后产生部分偏振光后产生部分偏振光n1n2i0i0r0线偏振光线偏振光S起偏振角起偏振角Brewsters Law自然光，线偏光的反射和折射后的偏振性讨论自然光，线偏光的反射和折射后的偏振性讨论0i0i0iiii17 讨论讨论 如图的装置如图的装置 为偏振片，为偏振片，问下列四种情况，屏上有无干涉条纹？问下列四种情况，屏上有无干涉条纹？pp,p,p211s2ss1p2ppp452p1pp2p1p2p1ppp2p1pp2p1ppp181s2ss1p2ppp452p1pp2p1p2p1ppp2p1p

8、p2p1ppp无（两振动互相垂直）无（两振动互相垂直）21p,ppp,(1)去掉去掉 保留保留p21p,pp,(2)去掉去掉 保留保留p21p,p,p(3)去掉去掉 保留保留pp,p,p21(4)都保留都保留无（两振动互相垂直）无（两振动互相垂直）无（无恒定相位差）无（无恒定相位差）有有例题例题：如图所示，波长为：如图所示，波长为的平行单色光斜入射到的平行单色光斜入射到距离为距离为d d的双缝上，入射角为的双缝上，入射角为，在图中的屏中央，在图中的屏中央O O处（处（），两束相干光的），两束相干光的位相差为位相差为 。OSOS21 /sind2d sin 2=例题例题：如图所示，平行单色光垂直

9、照射到薄膜上，：如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为度为e e，并且，并且 ，1 1为入射光在折射率为为入射光在折射率为n n1 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的位相的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的位相差差 。2+空 气)/(4112nen123nnn22 en11/cc=nfv空气媒质例题：例题：如图所示，两个直径有微小差别的彼此平等行如图所示，两个直径有微小差别的彼此平等行的滚柱之间的距离为的滚柱之间的距离为L L，夹在两块平晶的中间，形成，夹在两块平晶的中间，形成空气劈尖，当单色光

10、垂直入射时，产生等厚干涉条纹空气劈尖，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹，如果两滚柱之间距离，如果两滚柱之间距离 L L变大，则在变大，则在L L范围内干涉条范围内干涉条纹的数目纹的数目 ；间距；间距 。不变不变变大变大12:2,222ABL=ABek ek AB条纹间距条纹间距e 例题例题：在光栅光谱中，假如有偶数级次的主极大都：在光栅光谱中，假如有偶数级次的主极大都恰好在每缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，恰好在每缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅每个透光缝宽度那么此光栅每个透光缝宽度a a和相邻两缝间不透光部和相邻两缝间不透光部分宽度分宽度b b的关系为的关系为 。如

11、果该光栅一共能看。如果该光栅一共能看到到5 5条谱线，请给出它们的级次（设单色光垂直入射）条谱线，请给出它们的级次（设单色光垂直入射）ba 0 1 3k,例题例题：波长为波长为500nm500nm和和520nm520nm的两种单色光同时垂直入射在光的两种单色光同时垂直入射在光栅常量为栅常量为0.002cm0.002cm的光栅上，紧靠光栅后用焦距为的光栅上，紧靠光栅后用焦距为2m2m的透镜的透镜把光线聚焦在屏幕上把光线聚焦在屏幕上.求这两束光的第三级谱线之间的距离。求这两束光的第三级谱线之间的距离。解：(ab)sink 113sinab 223sinab 11xftan 22xftan sintan 212133xf(tantan)f()abab m006.0fx2x11 2 O