主要学习内容.doc

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1、第11章光学一、简史：光学发展简史：折射定律的发现——波动说和微粒说解释的异同——可归因于假设光在介质传播速度不同——粒子说占上风（十七、八世纪）——菲涅耳利用波动性解释光的直线传播、干涉和衍射——波动理论占上风（十九世纪）——光电效应和康普顿效应的发现——光的粒子性能够解释——光的本质：光的波粒二象性（二十世纪）二、主要学习内容光的干涉、光的衍射和光的偏振三部分内容。§11.1光波及其相干条件理想的光源可想象为单个原子的均匀发光体，在某个时刻它向整个空间发射单色的波，同一个原子发射的不同波列的初始相位、振动方向是无规的，即不同波列之

2、间不相干，同一波列是相干的．因此同一原子发射的光场若分成两束，并使它们在某空间区域内迭加，只要这两束光到达空间某点的时间差小于一定值，以保证迭加的光场是来源同一波列，那么它们必产生干涉。一、单色光的简谐波方程1.单色光光是一种电磁波。单一波长的光称为单色光。2.发光机理：原子振动发光3.光强二、光程1.同一束光不同介质中传播同相位差经过路程间关系.光程光程差2.物像等光程性三、相干条件1.光线相遇时合振幅2.产生相干条件：光程差与相位差发关系相干条件：频率相同；振动方向一致；有恒定的相位差。四、获得相干光的方法1.分波前法2.分振幅法

3、3.分振动面法来源于点光源的光波是相干的，为了产生干涉首先将同一波分解，然后使它们经过不同途径再相遇到某区，从而产生干涉花样。分解波列有两种方法，一是分波前法，即用某种方法将点光源的彼前分割为两部分，然后使之交迭起来。注意，被分解的是波前面，不一定是波阵面。二是分振幅法，即利用透明薄板的第一面与第二面间对入射光依次反射，将入射光的振幅分解成若干部分，由这些部分交迭便可构成干涉场。注意，第二种方法并不限于对点光源的波列的分解，扩展光源也适用于振幅分解法，若不同原子的波列经分解——重迭之后所形成的干涉场刚好一致，那么干涉条纹亮度会因为采用

4、扩展光源反而增强，这便是第二种方法比算一种方法的优越之处。§11.2分波阵面法一、杨氏实验1.实验装置和原理图2.干涉条纹的特点3.出现明纹和暗纹的条件、位置及间距条纹间距4.干涉条纹的动态研究：波长变化、屏缝间距变化、光路中介质变化求出其折射牢率。§11.3分振幅干涉分振幅干涉原理：利用两种不同介质的分界面处产生反射和折射使反射和折射光线重新相遇满足相干条件一、薄膜干涉1.等倾干涉1).获得相干方法：使单色面光源发出的光线照射到均匀等厚薄膜上光线在上、下表面发生发射，经透镜聚焦相遇于焦平面上干涉条纹2).光程差计算：光程差为——推导

5、过程：光线光程差产生于折射光线在薄膜内的光程与上表面反射光线光程，再考虑光疏密介质的不同产生的半波损失3).相干条件讨论：干涉增强条件(明纹位置）：干涉减弱条件(暗纹位置）：4).等倾干涉命名原因：同一干涉条纹上各点处光程差相同对应入射光线倾角相同2.等厚干涉1).获得相干方法：无限远处光源可认为入射光线为平行光线，即均为同一倾角；由于薄膜本身厚度不均势上下表面反射光线相遇于有限远处产生的干涉讲述劈尖和牛顿环两种2).平行光线垂直入射时光程差计算公式：3).相干条件讨论：.空气劈尖——薄膜厚度均匀变化，上下表面间夹角恒定。干涉条纹形状

6、为明暗相间平行直条纹。干涉增强条件(明纹位置）：△=2ne+λ/2=2k•λ/2k=1、2、3…干涉减弱条件(暗纹位置）：△=2ne+λ/2=(2k+1)•λ/2k=0、1、2…相邻明纹或暗纹间薄膜厚度差：—与k取值无关对于空气存在折射率n=1和测量微小物体厚度.牛顿环——薄膜上表面为一反置的大曲率半径凸透镜、光线垂直入射，干涉条纹形状为明暗相间的同心圆环、中心为暗纹。干涉减弱条件(暗纹位置）：k级暗环半径k=0、1、2…二、迈克耳逊干涉仪工作原理：利用可动镜的微小位移引起的干涉条纹的移动数目m确定位移量。注意补偿镜的作用。例题1已知

7、薄膜厚度确定等倾干涉时干涉增强的光的波长。例题2求解产生牛顿环的凸透镜曲率半径和干涉增强的位置例题3增透膜的工作原理及透射增强和膜厚之间的关系：考虑光程差时需考虑上下表面均存在半波损失——相当于无半波损失的存在。例题4由真空中波长分别为650毫微米和520毫微米的光组成的一束光垂直入射到一个水平放置在光学平晶上的正球形透镜上。透饶的曲率半径为85厘米，透镜与平晶之间是空气。如果l1（650毫微米）光的第m条暗条纹与l2(520毫微米)光的第(m+1)条暗条纹相重叠，试求这条暗条纹的直径。解桉题意l1的rm等于l2的rm+1，则有，代入

8、m=4，求得：r=1.49毫米。§11.4惠更斯--菲涅尔原理和衍射现象分类一、惠更斯--菲涅尔原理惠更新—菲涅尔原理是研究衍射的理沦基础。这个原理可表述为：同一波前上各点都是发射子波的波源，且这些子波是相干波，在空间相