光学讨论课(精品).ppt

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1、1.如图示双缝干涉装置，分析干涉条纹的情况。如图示双缝干涉装置，分析干涉条纹的情况。（1）P1 P2；自自然然光光 屏屏偏振片偏振片P2偏振片偏振片P1（2）P1 P2；（3）P1 P2，紧贴紧贴P1后放一光轴与后放一光轴与P1成成45 角的角的1/2波片。波片。答案：答案：（1）两束光不相干，没有干涉条纹。）两束光不相干，没有干涉条纹。（2）有干涉条纹，强度较无）有干涉条纹，强度较无P1、P2时时减半。减半。（3）两束光不相干，没有干涉条纹。）两束光不相干，没有干涉条纹。思考：思考：在以上情况中，双缝前再放一块与在以上情况中，双缝前再放一块与P1、P2 成成45 角的偏振片角的偏振片P，情况

2、如何？情况如何？2.指出下图各区中光的偏振态和光强。指出下图各区中光的偏振态和光强。答案：答案：区：区：区：区：区：区：区：区：自然光，自然光，圆偏振光，圆偏振光，光强为光强为I0。线偏振光，线偏振光，光强为光强为I0/2。线偏振光，线偏振光，光强为光强为(I0/2)cos2 。光强仍为光强仍为(I0/2)cos2 。I0CP1CP2P2P1 /4片片45 45 /4片片3.已知已知双缝双缝：=5500 D=3m d=3.3mm 求：求：(1)条纹间距条纹间距;(2)S2后插入厚后插入厚l、折射率为、折射率为n的的玻玻璃片，条纹如何移动，璃片，条纹如何移动，k 级条纹移动的距离。级条纹移动的距

3、离。解：解：(1)条纹间距条纹间距xDdr1r2 oS1S2xn,l 定性判断插玻璃片后条纹怎样移动定性判断插玻璃片后条纹怎样移动(向上向上?向下向下?)(2)插玻璃片插玻璃片“-”示条纹向示条纹向 下移动下移动 k 级条纹位置级条纹位置利用利用得得 光程差光程差 k 级条纹原位置级条纹原位置(未插玻璃片时未插玻璃片时)k 级条纹移动的距离级条纹移动的距离 oBRxd0A ee 4.如图，如图，A-平玻璃片；平玻璃片；B-平平凹柱面透镜凹柱面透镜空气膜最大厚度为空气膜最大厚度为d0，、R已知，已知，观察反射光干涉条纹观察反射光干涉条纹求：求：(1)条纹形状及分布；条纹形状及分布；(2)明、暗纹

4、的明、暗纹的 x 值值BRxd0A o ee 分布分布：内稀外密：内稀外密(7条条)如如d0=(7/4)画出明条画出明条纹分布纹分布(疏密、条数疏密、条数)直条纹直条纹明纹明纹解：解：(1)条纹条纹形状形状：条纹数条纹数：7条，它们所对应的空气膜的厚度条，它们所对应的空气膜的厚度 e 分分 别为别为(自左至右自左至右)两反射光的光程差两反射光的光程差(2)明暗条纹距中轴线的距离明暗条纹距中轴线的距离 x 明纹：明纹：=k 由图由图得得得得 暗纹：暗纹：5.肥皂膜干涉肥皂膜干涉已知：膜呈黄色已知：膜呈黄色(=5500)n=1.32 如图观察反射光条纹如图观察反射光条纹求：求：(1)膜的最小厚度膜

5、的最小厚度;(2)在与法线成在与法线成60 的方向观察，膜的颜色的方向观察，膜的颜色；(3)白光垂直照射，白光垂直照射，膜呈什么颜色？膜呈什么颜色？r 12 en n n n ii(1)中中 i=30 解：解：(1)膜最小厚度膜最小厚度：两反射光的光程差两反射光的光程差 加强条件加强条件 r 12 en n n n ii(1)中中 i=30 由由 i=30;=5500;n=1.32;n =1，并取并取 k=1，得得 emin=1.23 10-7m(2)膜最小厚度膜最小厚度(白光照射白光照射)将将 i=60;n=1.32;n =1，k=1 代代入入前前式式 得得 =4880 青色青色(3)白光垂

6、直照射白光垂直照射1 2 en n n n(k=1,2,3,.)得得取取 k=1黄色黄色6.单缝衍射单缝衍射 已知：缝宽已知：缝宽a=0.55mm；焦距；焦距 f=50cm；白光照射；白光照射；x=1.5mm处出现明纹极大。处出现明纹极大。求：求：(1)上述明纹级次；相应的入射光波长；上述明纹级次；相应的入射光波长；(2)相应的半波带的数目相应的半波带的数目 axx oL faxx oL f解：解：(1)明纹级次明纹级次、波长波长 明纹条件明纹条件 (k=1,2,3,.)取取 k=2,2=6600；k=3,3=4714；(2)单缝所在处被分成的半波带数目为单缝所在处被分成的半波带数目为(2k+

7、1)个个 k=2时，时，半波带数目为半波带数目为 5；k=3时，时，半波带数目为半波带数目为 7；有有7.设计光栅设计光栅 白光照射白光照射 在在30 衍射方向上有衍射方向上有 6000的二级主极大的二级主极大 且能分辨且能分辨 =0.05的两谱线的两谱线 30 方向上看不到方向上看不到4000的三级主极大的三级主极大 求：求：d、a、b、N 及及 光栅总宽度。光栅总宽度。由由光栅方程光栅方程：d sin =k 有有解：解：(1)(2)由由分辨率分辨率：kNR=有有 N=6 104 条条 N=6 104 条条 光栅总宽度：光栅总宽度：l=Nd=14.4 cm(3)在在 =30 方向，欲使方向，

8、欲使 =4000的三级主极的三级主极 大缺级，则应使大缺级，则应使30 方向为单缝衍射的暗纹，方向为单缝衍射的暗纹，如是第一级暗纹，则有如是第一级暗纹，则有 a sin 30 =得得a=/sin 30 =8000b=d-a=16000Isin 0单缝衍射单缝衍射 轮廓线轮廓线光栅衍射光栅衍射光强曲线光强曲线 =4000sin30 Isin 0单缝衍射单缝衍射 轮廓线轮廓线光栅衍射光栅衍射光强曲线光强曲线 =6000sin30 sin 48.6 8.线偏振光和自然光混合，透过旋转线偏振光和自然光混合，透过旋转 的偏振片，的偏振片，Imax 是是 Imin的的 5 倍，求倍，求 I线线与与I自自.

9、解：解：自然光可分解为两束相互垂直的线偏振光自然光可分解为两束相互垂直的线偏振光 I自自/2I自自/2I线线 得得 I线线=2I自自有有 I线线=(2/3)I总总 ;I自自=(1/3)I 总总9.线偏振光通过偏振片如图，如要求透射线偏振光通过偏振片如图，如要求透射 光的振向和入射光的振向垂直，且透射光强最光的振向和入射光的振向垂直，且透射光强最 大，图中大，图中 、的关系是什么？的关系是什么？由题意由题意 =90 解：解：由由 马吕斯定律马吕斯定律I1=I0cos2 I2=I1cos2(-)入射光入射光 I0P1P2 透射光透射光 I2I1 得得I2=(1/4)I0 sin2 2 欲欲 I2 最大，最大，需需 sin 2 =1，即需即需 =45 p1A0A2A1p2 振幅矢量图振幅矢量图10.石英劈尖等厚条纹装置如图石英劈尖等厚条纹装置如图 石英石英等厚等厚条纹条纹已知已知 no o ne e 推导条纹间距推导条纹间距