普通物理学（第7版） 程守洙课件-chapter-12.pptxVIP

*§12-1 几何光学简介 §12-2 相干光 §12-3 双缝干涉 §12-4 光程与光程差 §12-5 薄膜干涉 *§12-6 迈克耳孙干涉仪 §12-7 光的衍射现象 惠更斯–菲涅耳原理 §12-8 单缝的夫琅禾费衍射 第十二章 光学 §12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 *§12-11 X射线的衍射 §12-12 光的偏振状态 §12-13 起偏和检偏 马吕斯定律 §12-14 反射和折射时光的偏振 *§12-15 光的双折射 * §12-16 偏振光的干涉 人为双折射 * §12-17 旋光性 * §12-18 现代光学简介 §12-10 光栅衍射 *§12-1 几何光学简介 一、光的传播规律 三条实验定律 1.光的直线传播定律 2.光的独立传播定律 在均匀介质中，光沿直线传播。 光在传播过程中与其他光束相遇时，各光束都各自独立传播，不改变其传播方向。 3.光的反射定律和折射定律 光入射到两种介质分界面时，一部分反射，另一 部分折射。 （1）共面性： （3）入射角 i 和折射角 r 满足折射定律： （2）反射角等于入射角： i = i n21 为第二种介质相对第一种介质的折射率 反射光线和折射光线都在入射光线和界面法线构成的平面内。 在反射和入射定律中，光线如果沿反射和折射方向入射时，则相应的反射和折射光将沿原来的入射光的方向，即光路是可逆的。 光路可逆原理 光在两点间传播的实际路径是光程（nl）为极值的路径。 费马（Fermat）原理 由费马原理可导出光的直线传播定律和反射定律和折射定律。 在均匀介质中，两点间光程最短的路径是直线—— 光的直线传播定律。 设光线从 A点经P点反射后射向B点，其光程为 即 ——反射定律 设光线从介质1中A点发出，经 P点折射后进入介质2射向B点，其光程为 ——折射定律 二、全反射 当 n1 n2 时，折射角大于入射角。当入射角增大到某一角度（ic）时，折射角等于90º，此时，折射光完全消失，入射光全部被反射，叫做全反射（total reflection）。入射角 i ≥ ic 时，发生全反射。 ic 为全反射临界角 由折射定律 按波动理论：第二种介质中有隐失波（evanescent wave） 光导纤维 利用全反射使光线沿弯曲路径传播 内层材料折射率约1.8 外层材料折射率约1.4 应用：光导通信、医学内窥镜等。 讨论 三、光在平面上的反射和折射 1. 平面镜 2. 三棱镜（prism） 偏向角 ： 又 产生最小偏向角min 色散（dispersion）： 主截面：垂直于棱边的平面。 可以证明 四、光在球面上的反射和折射 顶点：O 曲率中心：C 曲率半径：r 主光轴：CO 物点：S 像点：I 物距：p 像距： p 1. 正负号法则 以反射（或折射）面为 界分两个区 A区：光线发出的区 B区：光线通过的区 对反射镜，A、B区重合； 对折射面和透镜，A、B区在表面的两侧。 b. 由A区决定的量 物距 p ： 物体在A区为正（实物）； 物体在A区的对面为负（虚物）。 c. 由B区决定的量 像距 p ： 像在B区为正（实像）； 像在B区的对面为负（虚像）。 曲率半径 r ： 曲率中心在B区为正； 曲率中心在B区的对面为负。 焦距 f ： 焦距在B区为正； 焦距在B区的对面为负。 2. 球面反射的物像公式 由图 又 傍轴光线： 、 很小时 平行于主光轴的光线会聚于球面的焦点F。 傍轴光线近似 （傍轴光线近似） 焦距 f 焦平面 横向放大率： m 0 正立像； m 0 倒立像。 3. 作图法 三条特殊光线： (1) 平行于主光轴的光线 (2) 通过曲率中心的光线 (3) 通过焦点（或延长线通过焦点）的光线 作图：任意选取两条光线即可得到物像关系。 p f 例12-1 一曲率半径为20 cm的凸面镜，产生一大小为物体1/4的像，求物体与像的距离。 解： 物体与像的距离： 4. 光在球面上的折射 设 n2n1 由折射定律： 傍轴光线：、、、1、2 很小 且 傍轴光线球面折射物像公式： 球面折射的横向放大率为 上述两式同样适用于凹折射球面，但须注意正负号法则。 物方焦点 F 与物方焦距 f 5. 共轴球面系统成像 对于多个球面组成的共轴球面系统，其物像关系可以通过对每个球面依次运用成像公式来计算：第一