大学物理课件波动光学0.pptx

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1、 机械波总总复复习习一一描述波动的物理量描述波动的物理量波长波长 波的周期波的周期T 频率频率 波速波速u二二 波的数学描述波的数学描述1.平面波的波动微分方程平面波的波动微分方程:2.平面简谐波的波函数平面简谐波的波函数:已知任一点已知任一点X0 处的振动方程为：处的振动方程为：此波沿正向传播的波函数为：此波沿正向传播的波函数为：三三 描述波的几何方法及图线方法描述波的几何方法及图线方法1.波线波线 波面波面 波前波前2.图线表示法图线表示法(1)yt图线图线:某一质点的振动图线某一质点的振动图线(2)yx图线图线:传播过程中某一瞬时的波形传播过程中某一瞬时的波形图图0A-AO1234*12

2、34OyAA-机械波总总复复习习四四 波的能量波的能量 1.波的能量：波的能量：2.平均能量密度：平均能量密度：3.能流密度能流密度(波的强度波的强度):五五 惠更斯原理惠更斯原理 波的叠加原理波的叠加原理1.惠更斯原理惠更斯原理内容：内容：行进中的波面上任意一点都可看作是新的子行进中的波面上任意一点都可看作是新的子波源；所有子波源各自向外发出许多子波；各个子波源；所有子波源各自向外发出许多子波；各个子波所形成的包络面，就是原波面在一定时间内所传波所形成的包络面，就是原波面在一定时间内所传播到的新波面。播到的新波面。2.波的叠加原理波的叠加原理:a.波传播的独立性波传播的独立性;b.波的可叠加

3、性波的可叠加性 机械波总总复复习习六六 波的干涉波的干涉1.波的相干条件波的相干条件 频率相同；频率相同；振动方向平行；相位相同或相位差恒定振动方向平行；相位相同或相位差恒定2.2.干涉加强、减弱的条件干涉加强、减弱的条件两相干两相干波在点波在点P 的分振的分振动动:P 点处的合振动方程为点处的合振动方程为:其中：其中：机械波总总复复习习其他其他相相位位差差若若 则则其他其他波波程程差差七七 驻波驻波 振幅振幅、频率、振动方向都、频率、振动方向都相同的两列相干波，在同一直相同的两列相干波，在同一直线上沿线上沿相反相反方向传播时叠加而方向传播时叠加而形成的一种特殊的干涉现象形成的一种特殊的干涉现

4、象.1.驻波波函数驻波波函数正向正向负向负向设形成驻设形成驻波的两列波的两列相干波是相干波是:驻波波函数驻波波函数:2.半波损失半波损失当波从波疏介质垂直入射到波密介质，当波从波疏介质垂直入射到波密介质，反射波反射波在在分界处分界处产生产生 的相位的相位跃变跃变，相当于出现了，相当于出现了半个波长的波程差半个波长的波程差.机械波总总复复习习一一 电磁波的特性电磁波的特性 能量能量2.电磁波的能量电磁波的能量能流密度（坡印廷）矢量能流密度（坡印廷）矢量:波的强度：波的强度：1.电磁波的特性电磁波的特性 总总复复习习1.相干光的条件相干光的条件 获得相干光的方法：获得相干光的方法：a.条件条件:频

5、率相同；光矢量振动方向平行；相位相频率相同；光矢量振动方向平行；相位相同或相位差恒定同或相位差恒定.二二 光的干涉光的干涉 总总复复习习b.获得相干光的方法获得相干光的方法:分波面法分波面法;分振幅法分振幅法2.干涉明暗条纹的条件干涉明暗条纹的条件1)基本概念基本概念a.光程光程:媒质折射率与光的几何路程之积媒质折射率与光的几何路程之积=b.光程差：光程差：相位差相位差:（为真空中对应频为真空中对应频率的波长）率的波长）总总复复习习c.相位跃变相位跃变：光从光疏介质：光从光疏介质n1射向光密介质射向光密介质n2(n1 n2 )时，反射光相位跃变时，反射光相位跃变2）干涉明暗条纹的条件）干涉明暗

6、条纹的条件明纹中心明纹中心暗纹中心暗纹中心注意注意:根据具体干涉装置来定正、负号及根据具体干涉装置来定正、负号及k的数值，的数值，k并并非都从零开始。非都从零开始。3.双缝干涉双缝干涉从从S1和和S2所发出的光到达点所发出的光到达点P的光程差为的光程差为:双缝干涉明、暗条纹条件：双缝干涉明、暗条纹条件：总总复复习习明纹明纹暗纹暗纹明、暗中心位置：明、暗中心位置：明纹明纹 k=0k=0中央明纹，中央明纹，k=k=1第一级第一级暗纹暗纹k=0k=0第一级暗纹第一级暗纹，k=1k=1第二级第二级 相邻明相邻明(暗暗)纹间距：纹间距：根据具体根据具体情况而定情况而定 总总复复习习 洛埃镜：洛埃镜：明纹

7、明纹暗纹暗纹4.薄膜干涉薄膜干涉 以以薄薄膜膜上上反反射射光光干干涉涉为为例例说说明明:找找出出相相干干的的两两束光束光;确定干涉发生的地点确定干涉发生的地点;计算光程差计算光程差.介质折射率为介质折射率为n2的薄膜置于折射率为的薄膜置于折射率为n1的介质的介质中中,其光程差为其光程差为:干涉明暗条纹的条件：干涉明暗条纹的条件：明纹明纹暗纹暗纹 总总复复习习 透透射光的光程差射光的光程差:明纹明纹暗纹暗纹5.劈尖劈尖 n1n1n2 平行光垂直入射如图所示劈尖，其明、暗平行光垂直入射如图所示劈尖，其明、暗纹的条件为：纹的条件为：明纹明纹暗纹暗纹相邻明纹相邻明纹(暗纹）间距暗纹）间距:相邻明纹（暗

8、纹）间的厚度差相邻明纹（暗纹）间的厚度差:细丝直径：细丝直径：总总复复习习干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的等间距直条纹干涉条纹为平行于棱边的明暗相间的等间距直条纹6.牛顿环牛顿环 总总复复习习明纹明纹暗纹暗纹 平行光垂直入射平行光垂直入射,其明、暗纹的条件为：其明、暗纹的条件为：明、暗环半径：明、暗环半径：暗环半径暗环半径明环半径明环半径干涉图样是以接触点为中心暗斑的非等距同心圆环干涉图样是以接触点为中心暗斑的非等距同心圆环 总总复复习习透镜的曲率半径透镜的曲率半径透镜的曲率半径透镜的曲率半径:总总复复习习1.1.惠更斯惠更斯-菲涅尔原理菲涅尔原理三三 光的衍射光的衍射 从同一波前上各点发出的

9、次波是相干波，经从同一波前上各点发出的次波是相干波，经过传播在空间某点相遇时的叠加是相干叠加。过传播在空间某点相遇时的叠加是相干叠加。2.单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射菲涅耳菲涅耳半波带法半波带法:中央明纹中心中央明纹中心明纹明纹明纹明纹暗纹暗纹暗纹暗纹明、暗条纹位置：明、暗条纹位置：其他明纹的线宽度其他明纹的线宽度:总总复复习习中央明纹半角宽度：中央明纹半角宽度：中央明纹的线宽度中央明纹的线宽度:3.圆孔衍射圆孔衍射最小分辨角最小分辨角:光学仪器分辨率光学仪器分辨率 总总复复习习4.4.衍射光栅衍射光栅 光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果光栅方程：光栅

10、方程：明纹明纹明纹衍射角：明纹衍射角：明纹角宽度：明纹角宽度：明纹位置：明纹位置：明纹间距：明纹间距：暗纹条件暗纹条件:(m为不等于为不等于N整整数倍的整数数倍的整数)谱线缺级谱线缺级:总总复复习习四四 光的偏振光的偏振1.基本概念基本概念 1）自然光）自然光 线偏振光线偏振光 部分偏振光部分偏振光2）起偏）起偏 检偏检偏 偏振化方向偏振化方向 2.基本定律基本定律 1)马吕斯定律马吕斯定律:强度为强度为 的偏振光通过检的偏振光通过检偏振器后偏振器后,出射光的强度为出射光的强度为:2 2）布布儒儒斯斯特特定定律律:自自然然光光在在折折射射率率分分别别为为n n1 1和和n n2 2两两种种介介质质的的分分界界面面上上反反射射时时，反反射射光光为为线线偏振光的条件是：偏振光的条件是：tanitanib b=n=n2 2/n/n1 1