K物理学与人类文明.ppt

光学理论的分类 波动光学基础 ０　基础概念 １　光学干涉 ２　光的衍射 ３　光的偏振 ４　光的量子性 ⅰ折射率　 一定频率的光在真空中的传播速度和在媒质中的传播速度的比值 ⅱ光程和光的独立传播(叠加原理) 几何路程和媒质折射率的乘积 ⅲ波阵面和波线ⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹ 同一列波中具有同样相位的点形成的稳定的面 一个波列也可以表达成波线 １　光的干涉 （１）干涉现象 （２）分析 （３）结构 （４）问题 （１）干涉现象 光程差导致相位差 （２）分析 频率相同 相位差恒定 振动方向相同 （４）问题 明,暗条纹距离中心的位置 投影屏某一点光强 3. 检查光学平面的缺陷 * / phym/EduRes.aspx x y z （２）分析: 获得相干光的方法 杨氏实验 （分波阵面法） 一. 杨氏实验 明条纹位置 明条纹位置 明条纹位置 获得相干光的方法 1. 分波阵面法（杨氏实验) 2. 分振幅法（薄膜干涉) ? 实验现象 S d D 现象 二、杨氏双缝干涉 4 3 2 1 0 1 2 3 4 4 3 2 1 1 2 3 4 光程 光程差 （３）结构 光程差 例题 条纹移动 N = 4 杨氏双缝实验，?=500nm ，在一光路中插入玻璃片（n =1.5）后O点变为4级明纹中心。 求：玻璃片厚度e。 解：光程差改变 O 第m条暗纹对应膜厚hm 相邻 两条纹 中心间距 厚 度 差 1. 劈尖薄膜的等厚干涉 三、薄膜等厚干涉 2. 增透膜与增反膜 玻璃（n1=1.5） 镀MgF2 （n2=1.38），放在空气中，白光垂直射到膜的表面，欲使反射光中?=550nm 的成分相消， 求：膜的最小厚度。 反射光相消 = 增透 思考：若 n2n3 会得到什么结果？为什么望远镜的镜片有的发红，有的发蓝？ 效果最好—— 条纹偏向膜（空气）厚部表示平面上有凸起。 条纹偏向棱边，表示平面上有凹坑。 一、光的衍射现象 当障碍物的线度接近光的波长，衍射现象尤其显著。 a 0.1mm 返回2 3.3.2 光的衍射 光源 光源 衍射屏 观察屏 I 为夫琅禾费衍射，否则为菲涅耳衍射。 二、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 爱里斑 84% 能量 爱里斑的角半径 对光学仪器夫琅禾费圆孔衍射为主，而且只需考虑爱里斑。 仪器 孔径 返回2 三、圆孔衍射 定义 分辨本领 恰好可分辨！ 四、光学仪器的分辨本领 瑞利判据 人眼瞳孔：D =2~6 mm ? ? =68??~23 ?? 望远镜： DM = 6 m ? ? = 0.023 ?? 电子显微镜 ?? ? ?? R? 汽车二前灯相距1.2m，设 ?=600nm 人眼瞳孔直径为 5mm。问：对迎面而来的汽车，离多远能分辨出两盏亮灯？ ?? 解 1.2m 例题 人眼的最小可分辨角 1895年伦琴发现X 射线，1906年获首届诺贝尔物理奖。 五、 X光的衍射 亚铂氰化钡荧光屏 射线 射线不改变方向 不是带电粒子流，是电磁波！ 加电、磁场 闪光 劳厄实验 （1912 年） 晶片作光栅 劳厄斑 一、自然光 特点 （1）在垂直光线的平面内，光矢量沿各方向振动的概率均等. ? （2）通过偏振片后光强减弱一半——无论偏振片的偏振化方向怎样。 X Y Z 3.3.3 光的偏振 I 线偏振光 二、线偏振光 振动面 u （平面偏振光） I P 马吕斯定律