《注冊物理光學(xué)》PPT課件.ppt

大綱要求：相干光的獲得 楊氏雙縫干涉 光程 光程差 薄膜干涉 光疏介質(zhì) 光密介質(zhì) 邁克爾遜干涉儀 惠更斯菲涅爾原理 單縫衍射 光學(xué)儀器分辨本領(lǐng) 衍射光柵與光譜分析X射線衍射 布喇格公式 自然光和偏振光 布儒斯特定律 馬呂斯定律 雙折射現(xiàn)象,第四部分 光學(xué),一、光的干涉,1.相干光源：頻率相同, 振動方向相同,位相差恒定的兩個光源。,2.獲得相干光的途徑（方法）,有,故上式改寫為：,(k=1,2, ),波程差,3.明暗位置所滿足的條件,根據(jù)波動理論：,4. 光程與光程差,光程,光在某一媒質(zhì)中所經(jīng)歷的幾何路程 r與介質(zhì)折射率 n 的乘積 nr,光程差,兩同相的相干光源發(fā)出的兩相干光束，干涉條紋明暗條件由光程差確定,干涉極大,明紋,干涉極小,暗紋,K=2,K=2,中垂面,5.楊氏雙縫干涉,入射光為白光,討論,中央處,紅光,紫光,白光,紅光,紫光,遠離中央,靠近中央,正確答案是(B)。,例1 在雙縫干涉實驗中，波長為 的單色光垂直入射到縫間距為 的雙縫上，屏到雙縫的距離為 ，則某一條明紋與其相鄰的暗紋的間距為：,由雙縫干涉相鄰明紋（暗紋）的間距公式,明紋與其相鄰的暗紋的間距為,(2012考題）,考察O處零級明紋,遮蓋前,光程差,遮蓋后光程,故,這時的零級明紋(遮蓋后)應(yīng)向上移.,答: C,垂直入射,6.薄膜干涉,斜入射,垂直入射時光線1與光線2的光程差為,半波損失,關(guān)于半波損失,光入射到光疏媒質(zhì)、光密媒質(zhì)界面時,反射光(在光疏媒質(zhì)中)將多走半個波長的路程,此稱半波損失,光入射到光密媒質(zhì)、光疏媒質(zhì)界面時,反射光(在光密媒質(zhì)中)無半波損失,例3：一束波長為 的單色光由空氣入到折射率為 n 的透明薄膜上,薄膜在空氣中,要使反射光得到加強,則薄膜的最小厚度為,K=?,K=1,答: B,7. 劈尖干涉,夾角很小的兩個平面所構(gòu)成的薄膜,平行單色光垂直照射空氣劈尖上，上、下表面的反射光將產(chǎn)生干涉，厚度為e 處，兩相干光的光程差為,（1）干涉條件,說明,用 e 指示條紋位置,劈尖相當于厚度呈線性 變化的薄膜,對于同一級干涉條紋，具有相同的介質(zhì)厚度。,對空氣劈尖 e=0處是暗紋,（2）空氣劈尖任意相鄰明條紋對應(yīng)的厚度差：,（3）任意相鄰明條紋(或暗條紋)之間的距離 l,間距,答（A）,8. 牛頓環(huán),牛頓環(huán)干涉圖樣,光程差,9. 邁克耳孫干涉儀,移動距離,移動反射鏡,例5：若在邁克爾干涉儀的可動反射鏡M 移動0.620mm 過程中，觀察到干涉條紋移動了2300條，則所用 光的波長為：（ ） A. 269nm B. 539nm C. 2690nm D. 5390nm,B,二、光的衍射,1. 光的衍射現(xiàn)象,縫很小時，衍射現(xiàn)象明顯,繞射,幾何亮區(qū),縫較大時，光是直線傳播的,光在傳播過程中遇到障礙物，能夠繞過障礙物的邊緣前進這種偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為光的衍射現(xiàn)象。,2. 單縫夫瑯和費衍射,干涉：從同一點出發(fā)的光分成兩束，再相遇后干涉。,21,菲 涅 耳 半 波 帶,22,說明,用,角指示條紋的位置,注意：明紋,暗紋,K=0的明紋已重合于中央明紋中,討論,1.若縫變窄或變寬，各級條紋向何方移動？,遠離中央明紋,原K級條紋,原K級條紋,靠近中央明紋,很寬,所有條紋重合于中央明紋,即光直線傳播，不繞射。,2.若縫寬不變，,紅光比紫光偏離遠些,答: D,例6：,在單縫夫瑯和費衍射實驗中,波長為 的單色光垂直入射到單縫上,對應(yīng)于衍射角 方向上,若單縫處波陣面可劃分為3個半波帶,則單縫的寬度 等于,(2012考題）,解:,原來第三級暗紋,縮小一半,答：,點光源經(jīng)過光學(xué)儀器的小圓孔后，由于衍射的影響， 所成的象不是一個點而是一個明暗相間的圓形光斑。,3.光學(xué)儀器的分辨率,中央最亮的亮斑稱為愛里斑。,瑞利判據(jù)：如果一個點光源的衍射圖象的中央最亮處剛好與另一個點光源的衍射圖象第一個最暗處相重合，認為這兩個點光源恰好能為這一光學(xué)儀器所分辨。,最小分辨角為：,最小分辨角的倒數(shù) 稱為光學(xué)儀器的分辨率,4.光柵衍射,d=a+b,(a+b)sin =k,k=0,1, 2, ,光柵公式,例8.若用白光入射到衍射光柵上，則在可見光范圍內(nèi)， 同一級光譜中偏離中央主極大最遠的是 A 蘭光 B 紅光 C 黃光 D 紫光 ,B,5.X射線衍射-布拉格公式,光柵公式,可觀察到的最大級次應(yīng)滿足,由 可知，,例9：波長為 的單色光垂直 入射到光柵常數(shù) 的平面衍射光柵 上，可觀察到的光譜線的最大級次為： A. 2 B. 3 C. 4 D . 5,最多能看到第3級條紋,答: B,(2012考題）,三、 光的偏振,橫波的偏振性,光矢量 振動面,線偏振光的表示法：,光振動垂直板面,光振動平行板面,1.偏振光的表示法：,部分偏振光的表示法：,自然光的表示法：,2、偏振光的獲得,某些物質(zhì)制成的透明薄片（硫酸金雞鈉堿），只允許一個方向的光振動通過，稱為偏振片。,偏振化方向：允許光振動通過的方向,自然光,線偏振光,偏振光的起偏和檢偏,起偏：使自然光（或非偏振光）變成線偏振光的過程。,檢偏：檢查入射光的偏振性。,I=0,I=?,3.線偏振光通過偏振片后的光強馬呂斯定律,-線偏振光的振動方向與檢偏器的偏振化方向 之間的夾角,馬呂斯定律,自然光通過偏振片后光強減半,例10：P1和P2為兩個偏振化方向相互垂直的兩個平行放 置的偏振片，光強為I0的自然光垂直入射在第一個偏振片P1上，則透過P1和P2的光強分別為：,正確答案是A。,光強為I0的自然光通過第一個偏振片，變?yōu)榫€偏振光， 而且光強線偏振光為入射光強的一半；,通過第二個偏振片光強，由馬呂斯定律可得,A. I0/2和0 B. 0和I0/2 C. I0和 I0 D. I0/2和I0/2,(2012考題）,解：畫示意圖,例11: 三個偏振片P1，P2與P3堆疊在一起， P1與P3的偏振化方向相互垂直，P2與P1的偏振化方向間的夾角為 30.強度為I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依 次透過偏振片P1、P2與P3，則通過三個偏振片后的 光強為,答: C,解:,答: A,最大透過,4.反射和折射光的偏振,反射和折射過程會使入射的自然光一定程度的偏振化,自然光,部分 偏振光,部分 偏振光,反射光的偏振化程度和入射角有關(guān)，當入射角等于某一 特定值 時，反射光為線偏振光。,此即布儒斯特定律,自然光,部分偏振光,線偏振光全偏振光,可以證明：,例13: 一束自然光從空氣射向一塊平板玻璃，設(shè)入射角 等于布儒斯特角，則反射光為： A. 自然光 B. 部分偏振光 C. 完全偏振光 D. 園偏振光,正確答案是C。,(2012考題）,例14: 自然光以60的入射角照射到某兩介質(zhì) 交界面時，反射光為線偏振光，則知 （A）折射光為線偏振光，且折射角是30. （B）折射光為部分偏振光，折射角是30. （C）折射光為線偏振光，折射角不能確定. （D）折射光為部分偏振光，折射角不能確定.,答：B,反射光為線偏振光,60為起偏角,5 .雙折射,尋常光線(o光) -遵守折射定律,非常光線(e光) -不遵守折射定律,o光和e光都是線偏振光。,光沿晶體傳播時，速度隨入射光的方向變化，即