应用物理学配套教学课件ppt杨砚如ppt应用物理学 教学课件 ppt 作者 杨砚如ppt 第十二章波动光学.ppt

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1、第十二章波动光学§1相干光§2杨氏双缝干涉§3光程光程差§4薄膜干涉§5光的衍射§6夫琅禾费单缝衍射§7夫琅禾费圆孔衍射§8光栅衍射§9光的偏振马吕斯定律§10反射光和折射光的偏振第一节相干光一、普通光源的发光特点原子能级及发光跃迁基态激发态跃迁自发辐射这一跃迁过程所经历的时间很短，约为10-8s。P21一个原子每一次发光只能发出一段长度有限、频率一定和振动方向一定的光波，这一段光称为一个波列。波列普通光源发光特点：各原子或分子所发出的光，即使频率相同，但振动方向和相位却是不相同的。二、相干光的获得这种将一个点光源的波面分割为两束光，以获得相干光的方法称为波面分割法。*光源1.

2、波面分割法这种利用界面的反射和折射，将光矢量的振幅分为两部分，以获得相干光的方法称为振幅分割法。2.振幅分割法3．采用激光光源激光光源的频率,位相,振动方向,传播方向都相同。波程差p实验装置第二节杨氏双缝干涉减弱加强暗纹明纹条纹间距条纹间距1条纹间距与的关系;一定时，当采用白光照射时，只有中央明纹是白色的(当x=0，对任一波长的光均是明条纹中心)，其余各级明条纹呈现由紫到红的彩色条纹。2条纹间距与的关系;一定时，讨论一定时，若变化，则将怎样变化？1）2）条纹间距与的关系如何？一定时，如果光波在介质中传播的几何路程为L，则相位的变化为第三节光程光程差一、光程光在介质中的波长光在真

3、空中的波长当光在介质中传播时，把折射率n和几何路程L的乘积称为光程。物理意义：把单色光在介质传播的路程，折合成该单色光在真空中传播的路程。二、光程差和相位差从同一点光源发出的两束相干光，各自通过不同的介质和路径后，在空间某点相遇时，它们的光程之差称为光程差，用Δ表示。光程差Δ与相位差的关系为：干涉加强干涉减弱三、半波损失半波损失：光从光速较大的介质射向光速较小的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失。第四节薄膜干涉一、劈形膜SM劈尖角明纹暗纹干涉条件为1在劈形膜棱边处,e=0因而形成暗纹。2相邻两条明纹(或暗纹)在

4、劈形膜表面的距离。L讨论3、干涉条纹的移动每一条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹随之移动。空气的折射率1）用劈形膜干涉测量薄片厚度应用：2)比较两个块规空气的折射率AS3）检验光学元件表面的平整度二、牛顿环牛顿环干涉图样显微镜SLM半透半反镜T光程差明纹暗纹Rre暗环半径明环半径1)利用牛顿环检查透镜质量应用：LG样板待测凸透镜光圈的圈数越多，说明透镜与样板的差异越大；光圈的圈数越少，说明透镜与样板的差异越小。2）在实验室中，常用牛顿环测定光波的波长或凸透镜的曲率。第五节光的衍射一、光的衍射现象当光通过较宽的狭缝时，在屏幕上映出单缝像，呈现为一宽带。这时可

5、认为光是沿直线传播的。如果缩小单缝的宽度，当缝宽小到可以与波长相比拟(10-4m数量级以下)时，在屏幕上出现的亮带虽然亮度降低，但宽度反而增大，甚至有一小部分光偏折到亮带的两侧，呈现明暗相间的条纹。这种现象称为光的衍射。单缝衍射*二、惠更斯—菲涅尔原理P波前上每个点都可视为子波波源，空间中任一点的振动，是所有这些子波波源发出的子波在该点的相干叠加。这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯-菲涅耳原理。单缝衍射的实验装置SL1L2E第六节夫琅禾费单缝衍射（衍射角：向上为正，向下为负）O点出现平行于单缝的明条纹，称为中央明纹。衍射角中央明纹半波带法设AC恰好等于单色光半波长的整数倍，即(k

6、=1,2，…)作彼此相距的平行于BC的平面，把AC分成K等分，同时这些平面把单缝上的波面AB切割成k个波带。这些波带称为菲涅耳半周期带。每个波带上、下边沿发出的两子波光线聚焦于P点时，它们的光程差恰好为半个波长。特点第七节夫琅禾费圆孔衍射一、夫琅禾费圆孔衍射s艾里斑理论计算可得，爱里斑对透镜光心的张角为:二、光学仪器的分辨率（两光点刚好能分辨）最小分辨角光学仪器分辨率**1990年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2.4m，最小分辨角，在大气层外615km高空绕地运行,可观察130亿光年远的太空深处,发现了500亿个星系。（1）人眼的最小分辨角；（2）若物体放在距人眼25c

7、m（明视距离）处，则两物点间距为多大时才能被分辨？例10-2人眼的瞳孔直径为23mm，在明亮的环境中，感觉最敏感的是黄绿光，波长为550nm，人眼中玻璃液的折射率为。试求：解：（1）设人眼瞳孔的直径取在玻璃液中光波波长则人眼的最小分辨角rad=2.5×10-4rad第八节光栅衍射一、光栅由许多平行等距的相同的单缝构成的光学元件称为衍射光栅。衍射角光栅常数：：透光部分的宽度：不透光部分的宽度光栅常数衍射角二、光栅的衍射条纹衍射角为的两相邻光束的光程差为光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果当此光