大学基础物理学答案(习岗)第9章.pdf

第九章 波动光学 第九章 波动光学 本章提要 1. 几个基本概念 ● 相干条件：参与叠加的两束光满足振动方向相同、频率相同、相位差恒定 的条件称相干条件。只有满足相干条件的光叠加时才能产生干涉现象。 ● 分波前法和分振幅法：利用普通光源获得相干光的方法有分波前法和分振 幅法。分波前法是在同一波前上通过波前的分割获得相干光， 分振幅法是通过对 同一束光进行振幅（光强）的分割获得相干光的。 ● 光程：光走过的几何路程与路程上的介质折射率的乘积称为光程。 2. 分波前法干涉 ● 杨氏双缝干涉是利用分波前法产生干涉现象的，它是光具有波动性的经典 实验，具有十分重要的意义。 ● 杨氏双缝干涉实验的基本原理是：波长为 的自然光源通过一个狭缝后形 成狭缝光源， 由狭缝光源发出的光通过间距为 d 的双缝后形成两束相干光， 这两 束相干光在屏上相遇就会形成等间距的干涉条纹。条纹间距为 D x d 其中， D 为双缝与光屏的距离。 ● 洛埃镜实验也是分波前法干涉实验，其重要意义在于显示了光的半波损失 现象。即光在光疏媒质和光密媒质截面反射时，光要多走或少走 2 的光程。 3. 分振幅法干涉 分振幅法干涉的典型例子是薄膜干涉，其又可分等厚干涉和等倾干涉两种。 （1）等厚条纹 当光线垂直入射在膜表面时， 在薄膜表面等厚处形成相同的干涉条纹的现象 称等厚干涉。当膜两侧都是空气时，定位于膜上表面的明纹满足 0 2ne k 0 k 1,2,3, 2 对暗纹满足 0 0 2 ne (2k 1) k 0 , 1 , 2 , 3 , 2 2 其中， n 为膜的折射率， e 为膜的厚度。 等厚干涉的应用有： 118 第九章 波动光学 ● 利用劈尖干涉测量微小角度、微小长度、检验工件的平整度等。 ● 制备增加透射或反射的增透膜或增反膜。 ● 利用牛顿环测量透镜曲率半径或光的波长。 （2 ） 等倾条纹 以相同倾角 i 入射到厚度均匀的平面膜上的光线，经膜上、下表面反射后产 生的相干光束有相等的光程差， 这样形成的干涉条纹称为等倾干涉。 等倾干涉条 纹是同心圆形条纹。等倾干涉的一个重要的应用是迈克耳孙干涉仪。 4. 光的衍射现象及其分类 ● 光偏离直线传播， 并且在光屏上形成光强度不均匀分布的现象称光的衍 射。 ● 光的衍射现象可分为菲涅耳衍射（或近场衍射）和夫琅禾费衍射（或远 场衍射。 ● 衍射现象可以通过惠更斯－菲涅耳原理来定性解释，其表述为：波前上 的各点可以看成是相干的子波波源， 其后波场中的某点波的强度由各子波波源发 出的子波在该点的相干叠加来决定。 5. 夫琅禾费衍射