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物理讲座9光学
物理讲座 光波动说 波动说的复兴 颜色 牛顿在光学上的发现 薄膜干涉 泊松亮斑 光照到不透明的小圆板上,形成明暗相间的间距不等的同心圆环,在屏上圆板的阴影中心,有一个亮斑,这个亮斑叫“泊松亮斑” 圆盘衍射 S 菲涅耳于1815年补充了惠更斯原理,形成了今天的惠更斯-菲涅耳原理。菲涅耳用它可圆满地解释光的干涉和衍射现象,最著名的就是圆盘衍射中间的泊松亮斑。 菲涅耳(法) 单缝衍射的条纹比较宽,而且距离中央条纹较远处的条纹亮度也很低,不能达到实用要求。实验表明,增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加。 衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。可分为透射光栅和反射光栅。 衍射光栅 S 夫琅禾费 光栅中狭缝条数越多,明纹越细,越亮。 a 1条缝 f 20条缝 e 6条缝 c 3条缝 b 2条缝 d 5条缝 如图所示,是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置,所用单色光做光源,检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的 ( ) A、a的上表面和b的下表面 B、a的上表面和b的上表面 C、a的下表面和b的上表面 D、a的下表面和b的下表面 C √ 例 对于衍射现象的分析正确的是( ) A.光的衍射是光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象 B.光的衍射完全否定了光的直线传播的结论 C.光的衍射为光的波动说提供了有力的证据 D.光的衍射条纹图样是光波相叠加的结果 A C D 例 √ √ √ 下列关于单缝衍射的说法中,正确的是( ) A 和光的双缝干涉图样相同 B 各亮条纹的宽度不同而亮度相同 C 各亮条纹的宽度相同而亮度不同 D 中央亮条纹的宽度最宽,亮度最亮 D 例 √ 横波:质点振动方向与波的传播方向垂直。 当狭缝方向与横波振动方向相同时,横波可以通过狭缝; 当狭缝方向与横波振动方向垂直时,横波不能通过狭缝。 横波的偏振现象 纵波没有偏振现象 自然光可用两个相互独立、没有固定相位关系、等振幅且振动方向相互垂直的线偏振。 部分偏振光的分解 ? 部分偏振光 平行板面的光振动较强 · · 光的偏振 电磁波是横波,E、H、u三者都相互垂直。光是一种电磁波,可引起人的视觉的只有E矢量(光矢量)。 自然光在一定情况下振动面不对称,形成部分偏振光线偏振光 . . . . . 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器, 光强发生变化 * * 扬州职大电子工程系 贾湛 2013.8 光学 θ1 θ2 空气 水 折射光线 入射光线 反射光线 法线 界面 光的反射和折射 反射角 反射定律:反射角等于入射角 折射定律: 斯涅耳定律 光路是可逆的。 斯涅耳 定义式 光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率。 折射率 研究表明 真空中光速 介质中光速 介质 折射率 金刚石 2.42 二氧化碳 1.63 介质 折射率 岩盐 1.55 酒精 1.36 水晶 1.55 玻璃 1.5-1.8 水 1.33 空气 1.00028 空气 水 界面 A A 从水中看水面上的物体,物体比实际的高度要高 水中的鱼 透镜成像原理 透镜成像 假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比( ) A.将提前 B.将延后 C.不变 D.在某些地区将提前,在另一些地区将延后 没有大气 有大气 例 B 全反射现象 光由光密介质射入光疏介质时,随着入射角的增大,当折射角增大到90°时,折射光线完全消失,只剩下反射光线,这种现象叫做全反射. N2=1,当θ2=90°时,θ1=C(临界角) 则sinC=1/n1 在水中的鱼看来,水面上和岸上的所有景物,都出现在顶角约为97.6°的倒立圆锥里,为什么? C 最大视角2θ θ 鱼眼里的世界 光导纤维由内芯和外套两部分组成,二者的折射率不同, 的折射率大, 的折射率小。 内芯 外套 光导纤维 光纤的完整名称叫做光导纤维,用纯石英以特别的工艺拉成细丝,其直径比头发丝还要细。光束在玻璃纤维内传输,信号不受电磁的干扰,传输稳定。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。 光缆 n2 n1 n0 i0 玻璃丝芯线 介 媒质 质 层 包 入射端 n2 n1 光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是( ) A.光从玻璃射到分界面上,入射角足够小 B.光从玻璃射到分界面上,入射角足够大 C.光从空气射到分界面上,入射角足够小 D.光从空气射到分界面上,入射角足够大 B √ 例 目前,我国正在大力建设高质量的宽带
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