物理光学总复习学习教案.pptx

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1、物理光学物理光学(w l un xu)总复习总复习第一页，共26页。一、基本概念：光的折射率：光强：光速(un s)：c=299 792 458 米/秒可见光范围(fnwi)：390760 nm (7.73.9)1014 Hz光的相干条件：基本（必要(byo)）条件：同频率、同振动方向、位相差恒定.第1页/共26页第二页，共26页。补充(bchng)条件：光程(un chn)差不能太大：光源(gungyun)线度受限制：光程：相同时间内，光在介质中走 r，相当于在真空中走 nr.光程差：几何路径介质 n半波损失振幅相差不悬殊：第2页/共26页第三页，共26页。条纹(tio wn)可见度：二、掌

2、握(zhngw)内容：第3页/共26页第四页，共26页。1、杨氏干涉(gnsh)：亮纹：2、等倾、等厚干涉(gnsh)：3、迈克尔逊干涉仪；4、F-P 干涉仪；5、牛顿(ni dn)环.条纹间隔：时间相干性：空间相干性：光谱重合问题：光疏光密第4页/共26页第五页，共26页。例1:钠光灯作光源，波长 ，屏与双缝的距离 L=500 mm,(1)d=1.2 mm 和 d=10 mm,相邻明条纹间距分别为多大？(2)若相邻明条纹的最小分辨(fnbin)距离为 0.065 mm ,能分辨(fnbin)干涉条纹的双缝间距是多少？解:(1)d=1.2 mm d=10 mm(2)双缝间距(jin j)d 为

3、：第5页/共26页第六页，共26页。例2:杨氏双缝实验中，P为屏上第五级亮纹所在位置。现将 一 玻璃片插入光源 发出的光束途中，则P点变为中央 亮条纹的位置，求玻璃片的厚度。P解、没插玻璃片之前(zhqin)二光束的光程差为已知:玻璃插玻璃片之后二光束(gungsh)的光程差为第6页/共26页第七页，共26页。例3:用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色(cis)光谱？解:用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成外红内紫的对称彩色(cis)光谱.当 k 级红色明纹位置xk红大于k+1级紫色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。据前述内容有红=7600，紫=4000,代入得:K

4、=1.1表明:白光照射时在中央白色明纹两侧，只有第一级彩色光谱(gungp)是清晰可辨的.第7页/共26页第八页，共26页。玻璃 n1=1.5，镀MgF2 n2=1.38，放在 空气中，白光垂直射到膜的表面(biomin)，欲使反射光中=550nm 的成分相消，求：膜的最小厚度。反射光相消=增透 思考：若 n2n3 会得到(d do)什么结果？为什么望远镜的镜片有的发红，有的发蓝？效果(xiogu)最好例4:第8页/共26页第九页，共26页。例5:如图所示，在折射率为1.50的平板玻璃表面有一层厚度为300nm，折射率为1.22的均匀透明油膜，用白光垂直(chuzh)射向油膜，问：1)哪些波长

5、的可见光在反射光中产生相长干涉?2)哪些波长的可见光在透射光中产生相长干涉?3)若要使反射光中=550nm的光产生相干涉，油膜的最小厚度为多少?解：(1)因反射光之间没有半波损失，由垂直入射 i=0，得反射光相长(xin chn)干涉的条件为k=1 时 红光 k=2 时 故反射(fnsh)中只有可见光的红光产生相长干涉.紫外 d第9页/共26页第十页，共26页。(2)对于透射光，相长(xin chn)条件为：k=1 时 红外 k=2 时 青色(qn s)光(红光的补色)k=3 时 紫外(3)由反射(fnsh)相消干涉条件为：显然 k=0 所产生对应的厚度最小，即 第10页/共26页第十一页，共

6、26页。例6：问：1.若反射光相消干涉的条件中取 k=1，膜的厚度(hud)为多少？2.此增透膜在可见光范围内有没有增反？已知：用波长 ，照相机镜头n3=1.5,其上涂一层 n2=1.38 的氟化镁增透膜，光线垂直入射。解：1.因为 ，所以反射光经历(jngl)两次半波损失。反射光相干相消的条件是：代入k=1 和 n2 求得：321nnn第11页/共26页第十二页，共26页。此膜对反射光相干相长(xin chn)的条件：可见光波长(bchng)范围 400700nm波长(bchng)412.5nm的可见光有增反。结果问：2.此增透膜在可见光范围内有没有增反？第12页/共26页第十三页，共26页

7、。例7：氦氖激光器中的谐振腔反射镜，要求对波长=6328A0的单色光反射率达99%以上，为此在反射镜的玻璃表面上交替镀上 ZnS(n1=2.35)和低折射率材料(cilio)MgF2(n2=1.38)，共十三层，求每层膜的实际厚度？（按最小厚度要求）n1n1n1n2n2n2实际使用光线:垂直入射，有半波损失(snsh)。所以ZnS的最小厚度(hud)MgF的最小厚度第13页/共26页第十四页，共26页。例8：已知：用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第 k 级明环的半径 ,k 级往上数第16 个明环半径 ，平凸透镜的曲率半径R=2.50m,求：紫光的波长？解：根据(gnj)明环半径

8、公式：第14页/共26页第十五页，共26页。例9：在迈克耳孙干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长的玻璃管 A、B，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹移动(ydng)，所用波长为546nm。求空气的折射率？解：设空气(kngq)的折射率为 n相邻条纹或说条纹移动一条(y tio)时，对应光程差的变化为一个波长，当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足：迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条纹的变化测量有关参数。精度高。第15页/共26页第十六页，共26页。例10：扬氏装置(zhungzh)中，若已知波长为589nm在远处的光屏上形成角宽度为

9、 0.020 的暗纹.若将整个装置(zhungzh)浸入水中，求双缝间距和条纹的角宽度.提示(tsh)：空气(kngq)中：水中：第16页/共26页第十七页，共26页。对切透镜的成像和干涉(gnsh)问题：比累(Billet)剖开透镜(tujng)提示(tsh)：胶合对切透镜？第17页/共26页第十八页，共26页。梅斯林(G.Meslin)对切透镜(tujng)梅斯林对切透镜(tujng)的特殊情况干涉(gnsh)条纹形状？半圆形干涉条纹形状？半圆形第18页/共26页第十九页，共26页。检查(jinch)光学平面的缺陷条纹偏向(pinxing)膜（空气）厚部，表示平面上有凸起。“凸”向厚处偏！

10、平面(pngmin)上有凹坑。“凹”向薄处偏！第19页/共26页第二十页，共26页。压环外扩：要打磨(d m)中央部分压环内缩：要打磨(d m)边缘部分牛顿(ni dn)环在光学冷加工中的应用每一圈对应 厚度差（因为 n=1）第20页/共26页第二十一页，共26页。1.光 强 分 布(fnb)其中(qzhng):(1)(2)(3)(4)GGndA0A0tA0tr2A0tr4A0trA0tr3令:法布里-珀罗干涉仪 多光束(gungsh)干涉第21页/共26页第二十二页，共26页。讨论(toln)：所以(suy)：称F 为精细度.第22页/共26页第二十三页，共26页。2.应用(yngyng)：(1)F-P 滤光膜（干涉(gnsh)滤光片）如果：nd=500nm，白光垂直(chuzh)入射，则透射光，由：可见光中只有：500nm 的光可通过!(2)共焦F-P干涉仪a.分辨本领比平面型的更高;b.测量激光谱线的线宽;c.构成激光谐振腔的一种.M1M2f第23页/共26页第二十四页，共26页。3.有同一(tngy)相位差的多光束叠加讨论(toln):主最大最小 N-1个次最大 N-2个第24页/共26页第二十五页，共26页。第一极小(j xio)=p,故 j”从1开始ii.次极大光强理解(lji)：理解(lji)：2R1NA0第25页/共26页第二十六页，共26页。