大学物理总复习知识点与典型习题剖析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第八章 波动光学 （一）光波及其相干条件 1、光波 光是一定波段的电磁波。它包括红外线、可见光、紫外线和X射线。 可见光波长范围: 一、 光的干涉 2、光程、光程差与相位差关系 3、获得相干光的方法 分波阵面、分振幅、分振动面 （二）分波阵面干涉 杨氏双缝干涉实验 3）两相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距： 4）干涉条纹特点： 1）干涉条件: 2）明（或暗）条纹的位置： 1、等倾干涉 （三）分振幅干涉 在厚度为e 的均匀介质上 干涉条件 条纹形状：内疏外密的、明暗相间的同心圆环。越靠近中心，干涉级越高。 应用：增透膜和增反膜 垂直入射 i=0 2、等厚干涉 平行光投射到厚度不均匀的透明薄膜上时,产生的干涉。 （垂直入射i=0） ①干涉条件 1). 劈尖干涉（劈形膜） ② 任意相邻明条纹(或暗条纹)间距为l： 棱边处，e=0, ?=?/2， 有半波损失时，棱边是一暗条纹 条纹形状： 是一系列明暗相间、相互平行棱边的直条纹。 2). 牛顿环 ?条纹形状：以平凸透镜与平面玻璃板的接触点为圆心，明暗相间的不等间距，内疏外密同心圆环。 3）迈克耳逊干涉仪 牛顿环的半径 M1 与 M2 严格垂直——等倾干涉 M1 与 M2 不垂直——等厚干涉 条纹移动N条，光程差改变N?，可动镜移动 （四）“光的干涉”要注意的问题 1、理解相干光的条件，是哪两束光产生干涉， 正确计算两条相干光线的光程差。 2、在涉及到反射光线时，必须考虑有无半波 损失。 3、透镜不引起附加光程差。 1、惠更斯—菲涅耳原理 (一)、 光的衍射现象及其分类 衍射的实质乃是干涉，只不过衍射是无限多子波的相干叠加。 核心思想是：子波相干叠加的思想 2、衍射分类： 菲涅耳衍射（近场） 夫琅和费衍射（远场） 二、光的衍射 （二）、单缝夫琅和费衍射 中央明条纹的角宽度 1. 单缝衍射明暗纹公式（单色光垂直入射） : 非以上值： 中央明纹 明纹 暗纹 介于明纹与暗纹之间 0 2. 条纹的宽度: 中央明条纹的线宽度 其他相邻明条纹宽度 （三）、圆孔夫琅和费衍射 爱里斑的半角宽度： 1、爱里斑： 第一暗环所围成的中央光斑。 2、光学仪器的分辨本领（瑞利判据） 在恰能分辨时----最小分辨角。 等于爱里斑的半角宽度, 即： 爱里斑的半径： 最小分辨角的倒数 光学仪器的分辨率: （四）、光栅衍射 1、光栅公式（方程） (a+b)sin? =k? k=0,±1, ±2, ±3 · · · 3、缺级现象： (a+b)sin ? =±k? 明纹 光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。亮纹的位置决定于缝间光线干涉的结果。 2、光栅衍射条纹 当同时满足: a sin? =±k? 衍射暗纹 （五）、X射线的衍射 布喇格公式： 2dsin ? =k? k=1,2,3 · · · （六）“光的衍射”要注意的问题 1、区分双缝干涉与单 缝衍射 2、衍射条纹的特点和形成明暗条纹的条件 3、处理光栅衍射时注意有无缺级现象和 用复色光时衍射谱线有无重叠现象。 (一)、自然光和偏振光 自然光: 线偏振光： 光振动平行板面 光振动垂直板面 (二)、起偏和检偏 起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。 检偏：检查入射光的偏振性。 入射线偏振光的光强---I1 透射线偏振光的光强---- I (三)、 马吕斯定律 消光——透射光强 I 为零的情况 (四)、布儒斯特定律 布儒斯特角与折射角关系 1、杨氏干涉实验中影响干涉条纹的因素有哪些？ 因为强度由光程差决定，任何因素只要引起光程差变化就必然会导致干涉条纹的移动。如d、D、? 及光源沿竖直方向上下移动等。 思考题 ①如果在S1 后贴一红色薄玻璃纸，S2贴一黄色薄玻璃纸 能否看到干涉条纹？ 2、在杨氏干涉实验中： （看不到。因为红色光和黄色光频率不同，所以不能干涉。） ②如果用两个小灯泡代替双缝在屏上能否看到干涉条纹？ （看不到。因为小灯泡不是相干光源） 3、干涉和衍射的区别与联系 干涉和衍射两者的本质都是波的相干迭加的结果， 只是参与相干迭加的对象有所区别。 ?干涉和衍射出现的花样都是明暗相间的条纹，但在 强度分布上有间距均匀与相对集中的不同； ?在一般问题中干涉和衍射两者的作用是同时存在的， 干涉装置中衍射效应不能忽略时，则干涉条纹分布要 受到单缝衍射因子的调制，各干涉级的强度不再相等。 如光栅 ?干涉是有限几束光的迭加，而衍射则是无穷多次波的 相干迭加