最新大学物理下13(1-2)教学讲义PPT.ppt

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1、大学物理下13(1-2)一、关于光的本性的认识发展简史微粒说直线传播干涉、衍射波动说偏振现象不能自圆其说光电效应、康普顿效应不能用波动说解释光子说麦克斯韦建立光的电磁理论电磁波说光具波动和粒子相互并存的性质——波粒二象性。光是电磁波是频率在一定范围内电磁波，是对人眼能产生视觉的电磁波。二、各种电磁波的波长范围电磁波谱真空中的波长长波中波短波超短波微波红橙黄绿青蓝紫红外线无线电波可见光电磁波谱真空中的波长3103m~3104m200m~3103m10m~200m1m~10m0.1cm~1m620nm~760nm592nm~620nm

2、578nm~592nm500nm~578nm464nm~500nm446nm~464nm400nm~446nm0.76m~600m紫外线射线X射线5nm~400nm0.04nm~5nm0.04nm以下1m=10-6m1nm=10-9m1nm=10-6mm2、相干光的产生波阵面分割法*光源振幅分割法薄膜干涉杨氏双缝干涉（1）.相干叠加对于频率相同；相位差恒定；光矢量振动方向相同的两束光的叠加干涉项相干条件:(1)频率相同；(2)相位差恒定；(3)光矢量振动方向平行。（2）.非相干叠加3.单色光复色光：含有多种波长成分的光。单色光：

3、只含单一波长成分的光。强度波长线宽越窄单色性越好一.杨氏双缝干涉明条纹位置明条纹位置明条纹位置实验现象13-2杨氏双缝干涉实验双镜劳埃德镜xP二、杨氏双缝干涉实验由S1、S2发出的光波到P点的波程差为：OSdD1、在P点发生干涉加强的条件为2、在P点发生干涉减弱的条件为——P点处出现明条纹。k=0的明纹称为中央明纹，k=1，2，3，……对应明纹为第一级，第二级，第三级，……明纹。——P点处出现暗条纹。k=1，2，……对应暗纹为第一级，第二级，……暗纹。4、相邻两明纹(或暗纹)中心间的距离为：3、波程差为其它值的点，光强介于最明与最暗之

4、间。因此上述两条纹分别是明纹中心和暗纹中心。1)干涉条纹是等距分布的，且各级明、暗条纹对称分布在中央明纹两侧。2)当D、一定时，x与d成反比，d越小，条纹分辨越清。说明3)当D、d一定时，x与成正比，用白光做光源时，除中央明纹是白光外，其它各级条纹是彩色的，紫在内红在外；不同级次的条纹可能发生重叠。1）d、D一定时，x随的变化2）、D一定时条纹间距x与d的关系二、劳埃德镜①①②②结论：当光波由光疏媒质(折射率较小)射向光密媒质(折射率较大)时，被光密媒质反射的光在反射点有相位的跃变，这一跃变相当于反射光与入射光这间附加

5、了半个波长的波程差，故称作半波损失。在L处为一暗纹(1)明纹间距分别为(2)双缝间距d为双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为589.3nm，屏与双缝的距离D=600mm解例1求(1)d=1.0mm和d=10mm，两种情况相邻明条纹间距分别为多大？(2)若相邻条纹的最小分辨距离为0.065mm，能分清干涉条纹的双缝间距d最大是多少？用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为d，缝面与屏距离为D解最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光清晰的可见光谱只有一级例2明纹条件为求能观察到的清晰可见光谱的级次一、光程13-3光程薄膜干涉

6、1、设光的频率为，在真空中的波长为，速度为c，在折射率为n的介质中的波长为n，速度为，则PS1S2r1n1r2n2由此可知：相位差不只由几何路程之差(r2－r1)决定，而决定于(n2r2－n1r1)。——叫光程差定义：光在某一媒质中行进的几何路程r与该媒质的折射率n的乘积nr叫做光程。(2)光程的意义：设光在媒质n中的传播速度为，在此种媒质中走过r的路程所需的时间为r/，在相同的时间内光在真空中传播走过的路程为：即媒质中某一几何路程的光程，等于光在与走这段路程相同时间内在真空中走过的路程。光程相当于把光在不同媒质的传播都折算

7、为光在真空中的传播。这样就有了统一的客观尺度——光程。说明：(1)一列光波如经两种媒质，则光程为n'r'+n''r''(2)相位差与光程差的关系是：二、透镜不会引起附加的光程差焦平面焦平面例题在双缝实验中，入射光的波长为550nm，用一厚e=2.85×10－4cm的透明薄片盖着S1缝，结果中央明纹移到原来第三级明纹处，求透明薄片的折射率。解：加透明薄片后，①光路的光程为P点是中央明纹，两光路的光程差应等于0不加透明薄片时，在P点处有：由以上两式可得：是云母片。SdDOP①②二.薄膜干涉干涉现象三、薄膜干涉薄膜指：油膜、肥皂膜、透明的电介

8、质薄板、夹在两块玻璃板之间的空气薄层或其它流体薄层。薄膜的两个表面是相互平行的平面，叫平行平面膜。平行平面膜干涉光线以入射角i射向厚度为e、折射率为n的薄膜，分别被薄膜的上下表面反射的两束光，在薄膜上方相遇