镇江夏令营102.ppt

* 保持光线对反射镜M1和M2的入射角为57o; 1808年，法国科学家Malus在光的反射实验中， 发现反射光线表现出一种空间不对称性： M2以光线2为轴旋转，即光线2在M2上的入射面 绕光线2旋转； 当M1 和M2 的入射面平行（共面）时，反射光 3 最亮，两入射面垂直时，反射光 3最暗 * 振动的偏向性－－偏振(Polarization) 在包含光线2的不同平面内，光线2有偏向性 * 任一光振动可分解成两个垂直分量， n1 n2 分振动的反射率： （垂直振动） （费涅尔公式） （平行振动） 因此入射光、折射光、反射光都可作振动分解。 * i1 = 0o 时： i1 = 90o 时： 图示： 时的反射率随入射角变化的曲线 n1=1, n2 =1.5 * （B） 用偏光镜消除了反射偏振光,使玻璃门内的人物清晰可见 （A） 玻璃门表面的反光很强 * 偏振片的工作原理 * 常用函数的幂级数： 取近似的技巧和原理 一级近似：保留到一次项 泰勒级数: * 谢谢！ * 地球公转的平均速度(公里/秒)：29.79 * 地球公转的平均速度(公里/秒)：29.79 * 可以证明Rs(i1)的一阶导数大于0， Rs(i1)单调上升。 i1～0o时，sin(i1-i2)~i1-i2=i1 (n2-n1)/n2)，sin(i1＋i2)~i1 (n2+n1)/n2)， 同理：tan(i1-i2)~i1-i2=i1 (n2-n1)/n2)，tan(i1＋i2)~i1 (n2+n1)/n2)， i1～90o时，sin(i1-i2)~cosi2， sin(i1+i2)~cosi2 同理：tg(i1-i2)~ctgi2， tgi1+i2)~-ctgi2 Jianping Ding * 图示：两水波的干涉 一个断面上的振动强 弱 分布 观察平面 三、光的干涉 * 杨氏干涉 Young 干涉装置示意图 * L S1 S2 d X 观察屏上的 光强分布 观察屏 S 单缝或孔 Y 图示：Young 干涉 X 屏上总光强: 亮纹处： 暗纹处： 双缝或双孔 强度不线性迭加 干涉 ? Y X * 杨氏干涉光强的分布 l 为真空中的波长 位相差 光程差 其中 L S1 S2 d X S r1 r2 P * 图示：光强的分布 或 时 或 时 * 干涉条纹的分布 其中 实际情况 L S1 S2 d X 观察屏 S X Y r1 r2 * L S1 S2 d X S X 条纹间距 e（周期）： 暗条纹： 亮条纹 （k = 整数） * 例10、在图示的费涅尔双棱镜实验中，已知狭缝光源S的波长为l、棱镜折射率为n、棱角a很小，设光源S到棱镜的距离为L1，（1）求距棱镜L2处的屏上条纹的间距。（2）若用折射率为n’的肥皂膜遮住棱镜的一半，发现条纹上下移动了距离a，求肥皂膜的厚度。 S S2 S1 解： S L1 L2 屏 a n 分析－－由等效虚光源，可知有类似于扬氏干涉的干涉条纹； Dx X * t （2）肥皂膜厚度t ： 求等效光源S1和S2的间距 d ： S S2 S1 L1 L2 屏 a n O d 棱镜角a 很小 q 偏向角 X （1）条纹间距 Dx ： Dx a 光程差变化 * 例11、图示为一光学陀螺仪，一束单色光自P点进入半径为R的圆环型光纤，此光纤置于一沿顺时针方向做等角速度w 转动的平台上，光束在P点被分成两束在圆环中相互反向行进，一束沿顺时针方向，另一束沿反时针方向，光纤的折射率为n。求解： （1）两束光绕行一圈（由P点回到P点）的时间差（假定假定环转动的线速度远小于光束）。 （2）如两束光仍从P点引出，求两束光之间的光程差 （3）如对于半径为R=1.0m的圆环形光纤，n=1.5，求随地球转动（地球自转）的最大光程差。 （4）将光纤圈数增加到N匝，求两束光绕行N圈后出来时之间的相位差。 P R w （亚洲奥赛题，2003年） * 解： (1) P R w 设顺时针光波绕行一周所花的时间 t + 顺时针光波多走的距离 Ds --- P’ Ds 光在光纤中的速度 同理，逆时针光波绕行一周的时间 两束光绕行一周的时间差 * （2）两束光之间的光程差 P R w （光程差＝光波在真空中行进的等效距离） （3）圆环形光纤放置在地球南极或北极时，自转角速度最大 * （4）N匝环路形成的光程差 N匝环路形成的相位差 P R w * 干涉亮条纹： 干涉暗条纹： q i n n’ n’ a t 薄膜干涉 半波损失 P * * 例12、在一个光刻过程中，在清洁的硅衬底上覆盖一层平整的光刻胶，光刻胶的折射率n=1.4。为了测量光刻胶层的厚度，用波长l