波动光学内容小结精选文档.ppt

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1、波动光学内容小结本讲稿第一页，共五十二页1 1相干光的获得相干光的获得1.1 1.1 普通光源发光的特点普通光源发光的特点1）两光源或光源的不同部分发出的光为非相干光。）两光源或光源的不同部分发出的光为非相干光。2）一般光源发出的光为复色光。）一般光源发出的光为复色光。本讲稿第二页，共五十二页1.2 1.2 相干光的获得相干光的获得分波阵面分波阵面分振幅分振幅12n1n2n3分波阵面：分波阵面：同一列光波的同一波阵面的不同部分发出的两同一列光波的同一波阵面的不同部分发出的两列子光波为相干光波。列子光波为相干光波。分振幅：分振幅：通过反射或折射的方法把同一列光波分成两列，通过反射或折射的方法把同

2、一列光波分成两列，这两列光波为相干光波。这两列光波为相干光波。本讲稿第三页，共五十二页2.1 2.1 光程光程 光通过某一媒质的光程等于光在相同时间里在真空中所光通过某一媒质的光程等于光在相同时间里在真空中所传播的几何路程传播的几何路程:2.2.光程差与明暗条件光程差与明暗条件 2.2 2.2 光程差与明暗条件光程差与明暗条件 为光在真空中的波长为光在真空中的波长本讲稿第四页，共五十二页2.3 2.3 等光程性等光程性 本讲稿第五页，共五十二页3 3杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉 3.1 3.1 条纹的形成条纹的形成 由双缝由双缝s1和和s2发出的两相干光在屏幕上各点叠加。发出的两相干光在屏幕上各点

3、叠加。本讲稿第六页，共五十二页3.2 3.2 光程差光程差3.3 3.3 明暗条件明暗条件本讲稿第七页，共五十二页3.4 3.4 干涉条纹干涉条纹 以以O为中心，明暗相间，相互平行，等间距的条为中心，明暗相间，相互平行，等间距的条纹。纹。O为明条纹。相邻两明纹中心距离：为明条纹。相邻两明纹中心距离：x本讲稿第八页，共五十二页4.1 4.1 等厚干涉的光程差及明暗条件等厚干涉的光程差及明暗条件 4.4.薄膜干涉（一）薄膜干涉（一）等厚干涉等厚干涉 e 12n本讲稿第九页，共五十二页4.2 4.2 劈尖的干涉劈尖的干涉 明暗条件：明暗条件：本讲稿第十页，共五十二页 明暗相间，相互平行，等间距的条纹

4、。相邻两明明暗相间，相互平行，等间距的条纹。相邻两明纹中心距离：纹中心距离：干涉条纹：干涉条纹：x本讲稿第十一页，共五十二页4.3 4.3 牛顿环牛顿环 明暗条件：明暗条件：本讲稿第十二页，共五十二页干涉条纹干涉条纹：以以O为圆心的明暗相间同心圆，相邻条纹不等间距，为圆心的明暗相间同心圆，相邻条纹不等间距，内疏外密。内疏外密。本讲稿第十三页，共五十二页5.1 5.1 等倾干涉的光程差等倾干涉的光程差5.5.薄膜干涉（二）薄膜干涉（二）等倾干涉等倾干涉 5.2 5.2 等倾干涉条纹等倾干涉条纹条条纹纹的的形形状状决决定定于于入入射射角角i相相同同的的光光线线汇汇聚聚点点的的轨轨迹迹明明暗暗相相间

5、间的同心的同心圆圆。本讲稿第十四页，共五十二页6.6.迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪本讲稿第十五页，共五十二页本讲稿第十六页，共五十二页1.1.惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理 光的衍射的实质光的衍射的实质光的衍射的实质：光的衍射的实质：惠惠更更斯斯-菲菲涅涅耳耳原原理理：波波传传播播到到各各点点，都都可可以以视视为为发发射射子子波波的的波波源源。从从各各点点发发出出子子波波，在在空空间间相相遇遇时时，也也可可相相互迭加而产生干涉现象互迭加而产生干涉现象多光束干涉多光束干涉 P本讲稿第十七页，共五十二页 任任意意P点点的的光光强强决决定定于于由由狭狭缝缝上上各各点点发发出出的的沿沿CP方方向向

6、传传播的各平行光经衍射透镜汇聚后在该点迭加的结果。播的各平行光经衍射透镜汇聚后在该点迭加的结果。2.1 2.1 条纹的形成条纹的形成2.2.单缝夫琅和费衍射单缝夫琅和费衍射(b)S Pf O xC AB(a)本讲稿第十八页，共五十二页2.2 2.2 光强分布光强分布O/a2/a3/a-/a-2/a-3/asinII0本讲稿第十九页，共五十二页 Pf O xC(a)(b)2.3 2.3 明暗条件明暗条件本讲稿第二十页，共五十二页 Pf O xC(a)(b)本讲稿第二十一页，共五十二页2.4 2.4 衍射图样衍射图样 以以O为对称，相互平行、明暗相间的条纹。各级明纹亮度为对称，相互平行、明暗相间的

7、条纹。各级明纹亮度不一，级数越大，亮度越小。不一，级数越大，亮度越小。条纹宽度条纹宽度:Pf OC 0 1 x0 x1本讲稿第二十二页，共五十二页 由圆孔上各点发出的沿由圆孔上各点发出的沿CP方向传播的各平行光经方向传播的各平行光经衍射透镜汇聚后在衍射透镜汇聚后在P点的迭加。点的迭加。3.1 3.1 条纹的形成条纹的形成3 3圆孔夫琅和费衍射圆孔夫琅和费衍射 S Pf O rC AB 本讲稿第二十三页，共五十二页3.2 3.2 衍射图样衍射图样中心明斑（爱利斑），两边明暗相间的同心圆。中心明斑（爱利斑），两边明暗相间的同心圆。(b)Pf O r1C 1(a)爱利斑半张角：爱利斑半张角：本讲稿第

8、二十四页，共五十二页4.4.几何光学与波动光学几何光学与波动光学圆孔衍射圆孔衍射几何光学几何光学:形成像形成像S波动光学波动光学:形成圆孔衍射图样形成圆孔衍射图样Sf S本讲稿第二十五页，共五十二页几何光学几何光学:形成像形成像S波动光学波动光学:形成衍射图样形成衍射图样4.1 几何光学与波动光学几何光学与波动光学 几几何何光光学学是是波波动动光光学学在在衍衍射射物物尺尺寸寸远远大大于于光光的的波波长条件下的长条件下的近似近似。结论结论本讲稿第二十六页，共五十二页瑞利判据：瑞利判据：一一个个点点光光源源的的衍衍射射图图样样的的中中心心最最亮亮处处恰恰好好与与另另一一点点光光源源的的第第一一个个

9、最最暗暗处处重重合合时时，则则这这两两个个点点光光源源刚刚好好能能被被这这个个光光学学仪器分辨。仪器分辨。刚能分辨刚能分辨最小分辨角最小分辨角角角分辨率分辨率4.2 光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领本讲稿第二十七页，共五十二页光学仪器的分辨本领：光学仪器的分辨本领：最小分辨角：最小分辨角：分辨率：分辨率：刚能分辨刚能分辨最小分辨角最小分辨角角分辨率角分辨率本讲稿第二十八页，共五十二页5.1 5.1 条纹的形成条纹的形成 OPLEGC 各各狭狭缝缝上上各各点点发发出出的的沿沿各各个个方方向向传传播播的的平平行行光光经经衍衍射透镜汇聚后在焦平面上各点迭加的结果。射透镜汇聚后在焦平面上各点迭加的

10、结果。5.5.光栅衍射光栅衍射本讲稿第二十九页，共五十二页6654321012345dsin/II105.2 5.2 光强分布光强分布 本讲稿第三十页，共五十二页5.3 5.3 衍射图样衍射图样1）当）当P点的位置（由点的位置（由 决定）满足光栅方程：决定）满足光栅方程：则则P点为第点为第k级主极大。在此处形成一亮而细的条纹。级主极大。在此处形成一亮而细的条纹。相邻两主极大之间有相邻两主极大之间有N-1个暗纹中心，个暗纹中心，N-2个次极大，个次极大，次极大的亮度比主极大小得多。次极大的亮度比主极大小得多。2）当）当P点的位置满足：点的位置满足：则则P点为暗纹中心。点为暗纹中心。本讲稿第三十一

11、页，共五十二页3 3）各级主极大的亮度不一样，光强受到单缝衍射图样的）各级主极大的亮度不一样，光强受到单缝衍射图样的调制。若调制。若P P点的位置（由点的位置（由 决定）同时满足：决定）同时满足：则位于则位于P点的第点的第k级主极大的亮度为零，该级主极大实际级主极大的亮度为零，该级主极大实际观察不到，称为观察不到，称为缺级。缺级。本讲稿第三十二页，共五十二页5.4 5.4 光栅的分辩本领光栅的分辩本领本讲稿第三十三页，共五十二页6.1.6.1.劳厄的劳厄的X X射线衍射实验射线衍射实验晶体晶体立体光栅立体光栅(a)(b)6.X6.X射线衍射射线衍射本讲稿第三十四页，共五十二页CABd1.1.只

12、有满足反射定律的方向上可以得到强度最强的衍射线只有满足反射定律的方向上可以得到强度最强的衍射线2.2.相邻两个晶面反射的两条光干涉加强的条件为：相邻两个晶面反射的两条光干涉加强的条件为：布拉格公式布拉格公式 6.2 6.2 布拉格布拉格X X射线衍射实验射线衍射实验本讲稿第三十五页，共五十二页本讲稿第三十六页，共五十二页1.1 1.1 非偏振光（自然光）非偏振光（自然光）无论在哪一个方向上光矢量的振动都不比其无论在哪一个方向上光矢量的振动都不比其它方向占优势。它方向占优势。1.1.光的偏振态光的偏振态1.2 1.2 线偏振光线偏振光本讲稿第三十七页，共五十二页1.3 1.3 椭圆偏振光圆偏振光

13、椭圆偏振光圆偏振光 光矢量在垂直于传播方向的平面内转动，其端点轨迹光矢量在垂直于传播方向的平面内转动，其端点轨迹为椭圆或圆。为椭圆或圆。1.4 1.4 部分偏振光部分偏振光 介于线偏振光与自然光之间的情形，可看成线介于线偏振光与自然光之间的情形，可看成线偏振光与自然光的混合。偏振光与自然光的混合。本讲稿第三十八页，共五十二页2.1 2.1 偏偏振振片片：只只让让某某一一方方向向的的光光振振动动的的分分量量通通过过而而吸吸收收与与这一方向相反的光振动分量。这一方向相反的光振动分量。2.2.马吕斯定律马吕斯定律2.2 2.2 马吕斯定律马吕斯定律I0I1I2P1P2本讲稿第三十九页，共五十二页3

14、3反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振 i i rSRn1n2R3.1 3.1 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振本讲稿第四十页，共五十二页3.2 3.2 布儒斯特定律布儒斯特定律当入射角满足：当入射角满足：i0+r=/2 i0i0rSRRn2n1 本讲稿第四十一页，共五十二页4 4双折射现象双折射现象 光光进进入入各各向向异异性性的的媒媒质质后后，折折射射光光分分裂裂称称为为两两束束沿沿不不同同方方向向传传播播的的光光线线。其其中中一一束束满满足足折折射射定定律律，这这束束光光线线称称为为寻寻常常光光（o光光），另另一一束束光光线线不不满满足足折折射射定定律律，称为称为非寻常光（非

15、寻常光（e光）。光）。o光e光4.1 4.1 双折射现象双折射现象 本讲稿第四十二页，共五十二页4.2 4.2 用惠更斯原理分析双折射现象用惠更斯原理分析双折射现象 o光和光和e光的惠更斯子波的波面光的惠更斯子波的波面:o光波面光波面e光波面光波面光轴光轴vovevo本讲稿第四十三页，共五十二页用惠更斯原理分析双折射现象用惠更斯原理分析双折射现象:(:(作图）作图）本讲稿第四十四页，共五十二页4.3 4.3 晶体偏振器晶体偏振器 尼科尔棱镜：尼科尔棱镜：本讲稿第四十五页，共五十二页沃拉斯棱镜：沃拉斯棱镜：本讲稿第四十六页，共五十二页格兰格兰.汤姆逊棱镜：汤姆逊棱镜：本讲稿第四十七页，共五十二页5.1 5.1 椭圆椭圆(圆圆)偏振光的产生偏振光的产生 5 5椭圆椭圆(圆圆)偏振光偏振光 本讲稿第四十八页，共五十二页1）1/4波片波片 5.2 5.2 波片波片 本讲稿第四十九页，共五十二页2）1/2波片波片 本讲稿第五十页，共五十二页6 6偏振光的干涉偏振光的干涉本讲稿第五十一页，共五十二页CP1A2eOP2A1AeAoA2o本讲稿第五十二页，共五十二页