波动光学 光学习题课2（课后问题）.ppt

* 3、干涉与衍射的区别 （1）干涉是两束光或有限束光的相干叠加，而衍射是 从同一波阵面上各点发出的无数个子波（球面波）的 相干叠加。即衍射本质也是干涉。 （2）在纯干涉情况下，不同级次（k不同）的光强是 一样的；而衍射条纹不同级次的光强是不同的，级次 越高（k越大）光强越弱。 （3）若将双缝干涉条纹与单缝衍射条纹比较，双缝干 涉条纹是等间距的；而单缝衍射条纹的中央明纹宽度是 其他各级条纹宽度的两倍。 （4）单缝衍射明、暗纹的条件与干涉恰好相反。 （5）干涉只是不同光线间的相互作用，而衍射还包含了光源与障碍物的作用。 （1）单缝衍射效应 由于单缝位置的变化对衍射图样的位置没有影响，所以 光栅中各条缝的衍射图样是重叠在一起的。若光栅共有 N条缝，则衍射图样中的明纹亮度增加N倍，所以光栅 中狭缝条数越多，明纹就越亮；又因光栅中狭缝很窄， 所以单缝衍射的明纹扩展的很宽。多缝干涉的结果将在 单缝衍射的明纹中产生暗纹。 （2）多缝干涉效应 相邻两缝衍射光的光程差为 相位差为 4、衍射光栅 光栅衍射图样特点：明条纹细且亮，两明条纹之间存在 很宽的暗区。它是单缝衍射和多缝干涉的综合结果。 当 时，合振幅最大，为原来振幅 的N倍。所以点P为明纹的条件为 即 光栅方程 当 时，合振幅为零。 所以点P为暗纹的条件为 即 各级明纹角宽度为 相邻明纹间角距离为 （3）缺级 光栅明纹条件 单缝衍射暗纹条件 k 就是所缺的级次 5、光学仪器的分辨率 两个点光源S1和S2通过光学仪器成像时，若S1像的中央最 亮处刚好与S2像第一最暗处重合，该两点光源恰能分辨。 此时S1和S2对仪器透镜光心的张角?0叫做最小分辨角。 s 1 s 2 ?0 ?0 D * * s 1 s 2 ?0 ?0 D * * 最小分辨角为： 最小分辨角的倒数 称为光学仪器的分辨率 光栅的分辨本领： 三、光的偏振 1、基本概念 （1）自然光和偏振光 在与光的传播方向垂直的平面内，E矢量（光矢量或光 振动）的振幅沿各个方向均等的光为自然光；而只在某 一固定方向有E矢量振动的光为线偏振光，简称偏振光； 介于两者之间的为部分偏振光。 （2）起偏和检偏 通过某种装置使自然光成为偏振光，叫做起偏，其装置 叫做起偏器。起偏器也可以用来检查某一光束是否为偏 振光，叫做检偏，即起偏器也可作为检偏器。 用偏振片检偏的几种情况： 面对入射光旋转偏振片时： 1、若透过光强不变，则入射光为自然光； 2、若透过光强改变，但没有消光现象， 则入射光为部分偏振光； 3、若透过光强改变，且有消光现象，则入射光 为线偏振光。 （3）寻常光和非常光 一束光线进入各向异性的晶体后分解为两束折射光的现象 叫做双折射。遵循折射定律的叫做寻常光或o光不遵循折 射定律的叫做非常光或e光。寻常光在晶体内各方向上的 传播速度相同；而非常光的传播速度随传播方向的变化而 变化。 （4）光轴 在双折射晶体内有一确定方向，光沿这一方向传播时， 寻常光和非常光的传播速度（或折射率）相同，不产生 双折射现象，这个方向叫做光轴。 2、基本定律 （1）布儒斯特定律 自然光在折射率分别为n1和n2的两种介质的分届面上反射 时，产生线偏振光的条件是 起偏角（布儒斯特角） （2）马吕斯定律 强度为I0的偏振光通过检偏器后的强度为 ? ：入射线偏振光的振动方向与出射偏振光振动方向 之间的夹角。 3、产生偏振光的方法 （1）利用光的反射和折射 布儒斯特定律 （2）利用各向异性晶体的双折射现象 尼科耳棱镜 （3）利用某些晶体的二向色性 偏振片 问 题 17-1、如本题图所示，有两盏钠光灯，发出波长相同的光，照射到点P，问能否产生干涉？为什么？如果只用一盏钠光灯，并用墨纸盖住钠光灯的中部，使A、B两部分的光同时照射到点P，问能否产生干涉？为什么？ P P B A 答：都不能产生干涉。 钠光灯属于普通光源，光源中大量原子或分子是各自相互独立地发出一个个波列，它们的发射是偶然的，彼此间没有任何联系。因此在同一时刻，各原子或分子所发出的光，即使波长、频率相同，相位和振动方向也不一定相同。此外，由于原子或分子的发光是间歇的，当它们发出一个波列后，要间隔若干时间才能再发出第二个波列。所以，即使是同一个原子，它先后所发出的波列的相位和振动方向也很难相同。所以，两盏独立的钠光灯或一盏钠光灯上不同部分发出的光一般不会产生干涉。 17-2、如本题图所示，由相干光源 S1和S2发出波长为?的单色光，分别通过两种介质（折射率分别为n1和n2，且n1n2），射到这两种介质分界面上