现代光学技术实验.doc

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1、现代光学技术实验•迈克尔逊干涉仪单色仪的调整和使用•激光散斑测量•全息术•椭偏仪•偏振光特性研究•双光束干涉•多光束干涉•衍射•干涉、衍射•偏振、多光束十涉•偏振光的波动特性■关于波动的描述方法•绳波：O点为波的起点，波以速度V向X的正向传播。•在O点振动为：yo-qcos血•在A点振动为:■波动曲线yA=acos(i)(t-x/u)CD=acos(ti)t一——x)=QCOS(0f-kx)CD(OT27Tb———rt<————F——八DUT入■光波的表达式•三角函数表达式平而波E=cos(k•戸一cot}E二-球面波•复振幅表达式:-平面波-球而波■球而波的近轴公式a

2、xOyor=Jx2+尹2+z2=Z(】+豊厶为/x2+7'2z2'龙2+y22z（X-"）2+（y一卄）22（z-z。）光的干涉特性■双光束干涉光强分布公式全息光栅实验两个球而波R、O相对于全息干板而对称入射O点坐标为(0,b,・1),R点坐标为(()，-b,・1)E。p廿X+（y+b）E厂甲宀-「■两朿光的干涉公式•两个球面波的干涉光强的计算方法和结果E=Eo+ErI=EEr(E°q〈ErqqE0QERQby/=(—^—)+(—^—)+2—卒~~cos(^—)I唤=Io+Ir+2』！oIr^)-kAby/l-2m7rTrain=】o+Ir—2j』o厶①—(2加+1

3、)龙■干涉条纹的特点和位置•条纹间隔为九l/4b•XZ///mily二~TTm=0,±1,±2•…■光源的相干性和干涉条纹的对比度•空间相干性（点光源和扩展光源）•时间相干性（单色光、准单色光和复色光）•对比度的定义:Jirm-krinv=AZVV■杨氏实验为例说明光的相干性XoX]小孔屏光源屏R1R2■边克尔逊干涉仪动镜不动籲■迈克尔逊干涉仪的条纹特点M2MBMBMHB■MMOHBMBMB■MJ~I城等倾条纹:A]—M2■一M：L・M/x11[z1■等厚条纹■多光朿干涉■双光朿干涉条纹与多光朿干涉条纹的对比•光程差公式相同：A=2ndsin（］）2•T•涉光强分布不

4、同:（双光朿，反射光）（多光束，透射光）1厂-―』-厉1+（（i^7）sin（TA）光的衍射特性■光的衍射（Diffraction）•意义：-1、是光的波动性的有力证据。-2、设计光学仪器的理论依据（儿何光学元件，衍射光学元件）-3、全息术的理论基础。•定义：-17世纪Grimaldi*光波在传播过程中遇到障碍物后所发生的偏离直线传播的现象（光波绕到障碍物的儿何阴影区的现象）-1954年（Sommerfeld-索末菲）*不能用反射和折射来解释的光线对直线光路的任何偏离；-1999年《屮国激光》*波动方程的非本征解在传输过程中趋向本征解光束的现象。■光的衍射现象光波遇到障

5、碍物时偏离直线传播而进入儿何阴影区域，使光线重新分布的现象。■惠更斯一菲涅耳（Huygens・Fresnel）原理惠更斯（1690年）*设波源S在某一时刻的波阵而工，工上每一个而元看作一个产生球面子波的次级扰动中心，发出球面波，以后任何时刻新的波面是所有这些子波的包络面波面的法线方向就是波的传播方向。菲涅耳（1808年・1802年杨氏Thomas.Young干涉实验的基础上）*假设这些了波互相干涉。■惠更斯原理图示-ikr■衍射公式aik(R+r)Rrcos(<9)c/E■衍射现象的分类1、儿何深区（圆孔的儿何投影）2、菲涅耳衍射区（半径随距离增大而增大的同心圆环，同时

6、圆环数冃减少，圆环屮心的亮度随距离变化，中心可以为亮斑）3、夫琅和费衍射区（当距离很大■满足一定条件时，中心总是亮的，中心的亮圆与圆孔的大小成反比，与距离成正比，外圈为亮暗环。）■单缝的夫琅和费衍射单缝的宽度为a,单缝距观察屏为z,光的波长为XT7ixaa-——中央主极大的半宽度为:■圆孔的夫琅和费衍射公式圆孔的夫琅和费衍射公式：（屮央主极大的半径）aI光能分布中央亮斑0183.78%第一暗环半径1.227T00第一寿F半径1.6357T0.01757.22%第二暗环半径2.23Sti00■衍射光栅-维矩形光栅的衍射光强的分布公式:冗a-—asin62—dsin九■光栅

7、光强分布公式•单缝衍射因子极大值位置为:sina)aa=0极小值位置为：a=m7i,sin0=mX/b•多缝干涉因子极大值位置为:sinNpsinp)2[3=mN兀，sin0=mX/d(m=moN,mO=O,±l,±2,…)极小值位置为：P一m兀,sinO-ml/Nd(m-±l,±2,…,±N-1;土(N+1)…)■光栅光强分布的曲线波长:0.0005893mm;透镜焦距:300mm透光缝宽:a=0.01mm;光栅周期:d=0.02mm;光栅的总条数:N=4洪画多少级:±5波长:0.0005893mm;透镜焦距:300m;透光缝宽:a=(