光学习题课-田浩.ppt

* 1、光波的相干条件：频率，振动方向，相位差 获得方法：分波前，分振幅 3、空间相干性和时间相干性 空间相干性（光源宽度的影响） 时间相干性（光源单色性的影响） 4、干涉应用 等厚干涉 等倾干涉 薄膜干涉： 光的干涉 双缝干涉： 2、光的干涉加强和减弱的光程差条件 明纹 暗纹 注意洛埃镜的反射光半波损 劈尖干涉 牛顿环干涉 增反（透）膜及迈克耳逊干涉仪 干涉问题的分类： 习题选讲 1、双缝干涉问题； 2、等厚干涉（包括劈尖、牛顿环等）问题； 3、干涉问题的应用，如增透（反）膜、迈克耳逊干涉仪等； 例题1、洛埃镜实验装置中，光源S到观察屏的距离为1.5m， 到洛埃镜面的垂直距离为2mm。洛埃镜的长度为 40cm，置于光源和屏之间的中央。 （1）若光波波长为500nm，问条纹间距是多少？ （2）确定屏上可以看见条纹区域的大小，此区域共 有几条条纹？ 2mm 0.4m 1.5m （1） （2） 解： 例题2、波长为?的平面单色光以?角斜入射到缝间距为d的 双缝上，若双缝到屏的距离为D（d）,如下图。 试求：（1）各级明纹的位置；（2）条纹的间距； （3）若使零级明纹移至屏幕O点处，则应在 缝S2处放置一厚度为多少的折射率n的 透明介质薄片。 S1 S2 P O D ? ? A B 解：(1) P点处的光程差为： K级明纹条件： （2）条纹的距离为： （3）设在缝S2处放了厚度为t，折射率为n的透明介质薄片后， 则在点处两光线的光程差为： 若使零级条纹回到屏幕中心的O点，则有 ， 因而折射率为n的透明介质薄片的厚度为 S1 S2 P O D ? ? 于是， 例题3、一油滴(n=1.20)浮在水(n=1.33)面上,用白光垂直照射， 如图所示。试求：（1）油滴外围最薄的区域对应与亮区 还是暗区？（2）从油滴边缘数起第3个蓝色区域(480nm) 的油层约有多厚？（3）为什么随着油层变厚而彩色逐渐 消失。 油 水 （2）蓝色的波长为480nm第3个 蓝区对应的油层厚度为 解：（1）在两个分界面上反射光 都有半波损失，因此 明纹： 2nd=k?, k=0,1,2,….. 暗纹：2nd=(k+1/2)?, k=0,1,2,….. 最薄处d=0,因此对应的区域为亮区。 (3)因为油膜厚到一定程度后，其上下表面反射光的光 程差接近或大于光的相干长度，因而干涉条纹消失， 彩色消失。 例题4、一个折射率为n1=1.5的平凸透镜，其球面半径为R放在 折射率为n2= n1，n3= 1.75的两种矩形平板玻璃上，如 图所示。设用波长为?的单色光正入射。试求：（1） 在透镜和平板玻璃间为空气时，第k级牛顿环明纹的半 径；（2）在透镜和平板玻璃间充满n=1.6的透明液体 时，牛顿环如何？ 解：（1）如图所示。设第k级牛顿环 的半径为rk,则该处空气膜厚度 该处光程差为 对亮条纹有 条纹是同心圆环，中心处为暗条纹。 R n1 n2 n3 d r ? O （2）当在透镜和平板玻璃间充满n=1.6的透明液体时， 在半径为r处有 右侧光程差： 左侧： 若均为明纹， 左右两边同一级明纹半径不等，右边的接触点为明纹，而左边为暗纹，形成一错开的半圆型图像。 R n1 n2 n3 d r ? O 例题5、 钠光灯发射的黄线包含两条相近的谱线，平均波长 为 。在钠光下调节迈克尔逊干涉仪，人们发现 干涉场的反衬度随镜面移动而周期性地变化。实测的 结果由条纹最清晰到最模糊，视场中吞（吐）490圈 条纹，求钠双线的两个波长。 解：对于波长为 的光， 光程变化为 对于波长为 的光， 光程变化为 因为由清晰变成模糊，所以 和 差1/2。 空气中 解得 光的衍射 1、衍射分类 菲涅尔衍射 夫琅和费衍射 2、单缝的夫琅和费衍射 波带法 积分