《波动光学复习》PPT课件.ppt

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1、2处理光的干涉的方法处理光的干涉的方法1、干涉加强与减弱的条件、干涉加强与减弱的条件 1011112 )(cosrntAE 2022222 )(cosrntAE 相干减弱相干加强210122102211221020,)(,)(kkkkrnrn （下一页）（下一页）3 相干减弱相干加强21021221021020,)(,kkkk 2、杨氏双缝干涉的基本公式、杨氏双缝干涉的基本公式光程差光程差 dsin 暗纹中心位置明纹中心位置210212210,)(,kdDkkdDkx 条纹宽度条纹宽度(条纹间距条纹间距) dDx（下一页）（下一页）43、薄膜干涉的基本公式、薄膜干涉的基本公式 减弱加强, 2

2、, 1 , 02)12(, 2 , 12sin222122kkkkinne 光程差光程差(1) e 不变不变 ， i 变变-等倾干涉等倾干涉等倾干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环等倾干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环(2) i 不变不变 ， e 变变-等厚干涉等厚干涉劈尖干涉劈尖干涉 牛顿环干涉牛顿环干涉 迈克耳逊干涉仪迈克耳逊干涉仪（下一页）（下一页）5（下一页）（下一页）干涉应注意的问题干涉应注意的问题1、理解相干光的条件，是哪两束光产生干涉，、理解相干光的条件，是哪两束光产生干涉， 正确计算两条相干光线的光程差。正确计算两条相干光线的光程差。2、在涉及到反射光线时，必须考虑有无半波、在涉及到

3、反射光线时，必须考虑有无半波 损失。损失。3、透镜不引起附加光程差。、透镜不引起附加光程差。 减弱加强, 2 , 1 , 02)12(, 2 , 1222kkkken 当光垂直入射时：当光垂直入射时：6（下一页）（下一页）光的衍射：光的衍射： 1、惠更斯、惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理 光的衍射是同一束光中无数子波在遇到障碍光的衍射是同一束光中无数子波在遇到障碍物后叠加而相干的结果。物后叠加而相干的结果。2、衍射分类：、衍射分类： 菲涅耳衍射菲涅耳衍射 夫琅和费衍射夫琅和费衍射73、单缝夫琅和费衍射、单缝夫琅和费衍射(用菲涅耳半波带法处理用菲涅耳半波带法处理)单色光垂直入射单色光垂直入射（1）屏幕

4、上明暗条纹的位置由下式决定）屏幕上明暗条纹的位置由下式决定中央明纹中心明纹暗纹中心0sin), 2 , 1(2) 12(sin), 2 , 1(sinakkakka（2）屏幕上条纹间距）屏幕上条纹间距中央明条纹的角宽度中央明条纹的角宽度a 221 中央明条纹的线宽度中央明条纹的线宽度fax 2 相邻条纹中心间距相邻条纹中心间距faxxkk 184、光栅衍射、光栅衍射 (1)光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合效应，光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合效应， 其特点是：明纹亮而细窄，两明纹之间形成一其特点是：明纹亮而细窄，两明纹之间形成一 片暗区。片暗区。(2)屏幕上主极大位置由光栅公式决定屏幕上主

5、极大位置由光栅公式决定(a+b)sin =k k=0,1, 2, 3 倾斜入射时倾斜入射时(a+b)(sin sin )=k k=0,1, 2, 3 注意问题注意问题1、区分双缝干涉与单、区分双缝干涉与单 缝衍射缝衍射2、衍射效应显著的条件、衍射效应显著的条件（下一页）（下一页）9能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹 的位置，的位置，重点：重点：2.理解光栅的特点，掌握光栅衍射公式。会确定光栅衍理解光栅的特点，掌握光栅衍射公式。会确定光栅衍 射谱线的位置。会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱射谱线的位置。会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱 线分

6、布的影响。线分布的影响。 （下一页）（下一页）10解：解：（1）第第10级明纹中心的位置级明纹中心的位置mdDkx2471010551021055210两条第两条第10级明纹中心之距级明纹中心之距 2 x10 = 11 cm ；（2）玻璃片覆盖一缝后，中央明纹处，两缝光程差玻璃片覆盖一缝后，中央明纹处，两缝光程差（r e +ne） r =（n 1 ）e = （158 1）6610-6 = k710551083376k即中央明条纹处将被第即中央明条纹处将被第7 级明级明纹代替，纹代替，零级明纹将移到原来的第零级明纹将移到原来的第 级明纹处级明纹处 。7练习册练习册P39 T4、在双缝干涉实验中，

7、波长在双缝干涉实验中，波长 =5500 的平行的平行光垂直入射到缝间距光垂直入射到缝间距 d =210-4 m 的双缝上的双缝上 ，屏到双缝的距离，屏到双缝的距离 D = 2m 。求求：（：（1）中央明纹两侧的两条第中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距级明纹中心的间距 。 （2）用一厚度为用一厚度为 e =6610-6 m、折射率为、折射率为 n = 158 的玻璃片覆的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？0A（下一页）（下一页）11（下一页）（下一页）S1S2SDdrro注意：注意：S1到到O点的光程为点的光程为(n为玻璃片的折

8、射率，为玻璃片的折射率，e为厚为厚度）。度）。r e + ne = r +（n 1 ）e 12练习册练习册P38 T2用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅上，上， 1 =6000 ， 2 =4000 ，发现距中央明纹，发现距中央明纹5cm处处1光的光的第第k级主极大和级主极大和2光的第（光的第（k+1)级主极大相重合，放置在光栅与级主极大相重合，放置在光栅与屏之间的透镜的焦距屏之间的透镜的焦距f=50cm.求求：（：（1） 上述上述k=? （2）光栅常数光栅常数d=?0A0A解：解：（1）由题意）由题意1的第的第k级与级与2的第（的第（k+1）级谱线

9、相重）级谱线相重 合。合。2111)1(sinsin kdkd , 2400060004000)1(21221 kkk （下一页）（下一页）13（2）光栅常数）光栅常数d 111sin kfdxtgdd mAfxkd5051102 . 1102 . 150560002 （下一页）（下一页）14练习册练习册P40 T6以氢放电管发出的光垂直照射在某光栅上，在以氢放电管发出的光垂直照射在某光栅上，在衍射角衍射角=41=410 0的方向上看到的方向上看到 1 =6562 ， 2 =4101 的谱线相的谱线相重合，求重合，求光栅常数最小是多少？光栅常数最小是多少？0A0A22011041sin41si

10、n kdkd , 1016586 . 1410165622112 kk解：解：040110541656255Asindkminmin 取取（下一页）（下一页）15（下一页）（下一页）练习册练习册P40T23用波长为用波长为500nm的单色光垂直照射到由两块光的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上。在观察反射光的干涉现象中，距劈学平玻璃构成的空气劈尖上。在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边尖棱边L=1.56cm的的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。求求：（：（1） 求此求此空气劈尖空气劈尖的的劈尖角劈尖角（2）改用改用600nm的的单色光垂直照射到

11、此劈尖上仍观察反射光的干单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，涉条纹，A处是明纹还是暗纹？处是明纹还是暗纹？（3）在第（在第（2）问的情形从棱边到）问的情形从棱边到A处的范围内共有几条明纹？处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？几条暗纹？解：解：（1）棱边处是第一暗条纹中心，在膜厚度为棱边处是第一暗条纹中心，在膜厚度为e2=/2处是第二处是第二条条暗条纹中心，依此可知第四条暗条纹中心处，即暗条纹中心，依此可知第四条暗条纹中心处，即A处膜厚度处膜厚度e4=3/2.2322)1222422 ekenken （或16（下一页）（下一页）（2）由以上可知由以上可知A处膜厚度为处膜厚度为e4=3/2=3500/2=750nm.对于对于600nm的光，在的光，在A 处两反射光的光程差为：处两反射光的光程差为：0 . 321221244 ee之比为它与波长 所以所以A处是明纹处是明纹（3）棱边处仍是暗纹，）棱边处仍是暗纹，A处是第三条明纹，所以共有三条明纹，处是第三条明纹，所以共有三条明纹，三条暗纹。三条暗纹。radlle54108 . 423