物理光学总复习重点.ppt

结论一：平行平板的双光束干涉主要由两光波间的光程差决定。 结论二：平行平板的双光束干涉主要由平板的折射率和厚度，以及光束的入射角三个因素决定。如果平板是绝对均匀的，即折射率 n 是常数，则干涉只由厚度和入射角两个量来控制。如果 h 均为常数，则光程差只决定于入射光在平扳上的入射角?1，称为等倾干涉。如果入射角固定，则光程差只决定于入射点处平板厚度，称为等厚干涉。 结论三：平行平板双光束干涉中应注意附加光程差问题 条纹角半径：条纹半径对透镜中心的张角 角半径表征了条纹的半径大小 平板厚度越大，条纹角半径就越小，条纹半径越小 中心亮条纹 中心暗条纹 条纹半径： 条纹的角间距：相邻条纹对透镜中心的张角之差 角间距表征了相邻两条纹之间的距离 靠近中心的条纹较疏，离中心越远的条纹约密，里疏外密 对于特定的装置，如何判断定域或者非定域干涉 定域干涉包括扩展单色光源，复色点光源和扩展复色光源。 单色点光源干涉定域与否判断方法：相遇干涉的两条光线是否是从同一条入射光线中分出来的。如果是，则为定域干涉，如果不是，则为非定域干涉。 1. 单色点光源产生非定域和定域干涉 S S1 S2 2、宽展单色光源的定域性 S S1 S2 3、复色点光源的定域性 S P B C D S P B C D 在 “光在电介质分界面上的反射和折射”小节中，我们曾经得到“光在光疏-光密介质界面上反射时，其相位会产生半波损失”。因此，由于平板两侧的折射率与平板折射率不同，无论是n0 ＞ n，还是 n0＜ n，从平板两表面反射的两支光中总有一支发生半波损失。 注意：如果平板两侧的介质折射率不同，并且平板折射率的大小介于两种介质折射率之间，则两支反射光间无“半波损失”贡献。 情况1：n1n2n3 情况2： n1n2n3 有 有 没有 无 无 没有 情况3： n1n2n3 有 无 有 情况4： n1n2n3 无 有 有 对于一定的入射角，光程差只依赖于反射光处的平板厚度 h。因此，这种干涉称为等厚干涉。棱线总处于暗条纹的位置。 S L1 L2 M G E B B’ A1 A B C C1 n n’ a n‘ e d 条纹间距： 相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离 平板厚度的变化： 迈克尔逊干涉仪的结构 M2关于D的像M’2与M1平行与否，所成的虚空气平板就会有虚平行平板和虚楔形平板之分。 光线I和II是从通过一条光线经过D分光获得。 整个仪器的原理就是双光束干涉 Ⅱ Ⅰ A T P S E 当 M1 向 M’2 移动时(虚平板厚度减小)，圆环条纹向中心收缩，并在中心一一消失。条纹会变粗(因为 h 变小，角间距Δθ1变大)，同一视场中的条纹数变少。 有干涉理论可知，当中心消失一个亮条纹的时候，M1就会移动一个?/2的距离。于是，根据视场中心条纹消失或者冒出的数目，我们可以确定M1移动的距离。 一、惠更斯—菲涅耳原理 1690年惠更斯提出的一种假设：波前（波面）上的每一点都可以看作为一个发出球面子波的次级扰动中心，在其后面一个时刻，这些子波的包络面就是新的波前。 菲涅耳基于光的干涉原理，用“子波相干叠加”思想补充了惠更斯原理：波前（波面）上的每一点都可以看作为一个发出球面子波的次级扰动中心，在其后面一个时刻波面上任意一点的光振动就是这些子波在该点相干叠加的结果——定量地说明了衍射现象。 球面波 波源 . . . . . . . . 平面波 . . . . . 传播方向 t + ?t 波面 t 波面 传播方向 t 波面 t + ?t 波面 v?t v?t 从惠更斯——菲涅耳原理我们可以看出，光的衍射现象实质上还是一个干涉问题：相干光波叠加引起光强的重新分布，所不同之处在于: (1)干涉现象是有限个相干光波的叠加的结果 (2)衍射现象则是无限多个相干光波的叠加的结果。 2) 距离近似—菲涅耳近似和夫琅和费近似 ①在离圆孔很近的 MK1 范围内，是圆孔的几何投影区 几何投影区 菲涅耳衍射区 夫琅和费衍射区 M ? K1 K2 K3 K4 ②在 K2 面的前后K1K3 范围内，随着观察平面距离的变化，衍射图像中心表现出亮暗交替变化现象。——菲涅耳衍射区 ③在 K3 位置以后区域内，随着观察距离的增大，衍射图像只是范围扩大，但形状不变。——夫琅和费衍射区 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射是傍轴近似下的两种衍射情况，二者的区别条件是观察屏到衍射屏的距离 z1 与衍射孔的线度(x1，y1)之间的相对大小。 注意： 凡能用来计算菲涅耳衍射的公式都适应于夫琅和费衍射，反射则不然。 1. 菲涅耳波带法 一个单色平面波照射圆孔衍射屏，P0 是圆孔中垂线上的点，在某时刻通过圆孔的波面为 MM?，半径为 R。 M P0 z1 M? R 现在以 P0 为中心，以 r1，r2，…，r