大学物理总复习14(1)
时间：2025-04-19
第14章 章
波动光学
一、相干光 1)相干条件：振动方向相同；频率相同；相位差恒定 )相干条件：振动方向相同；频率相同；相位差恒定. 2)相干光的产生: 波阵面分割法；振幅分割法 )相干光的产生 波阵面分割法；振幅分割法. 二、杨氏双缝干涉实验 用波阵面分割法产生两相干光源. 用波阵面分割法产生两相干光源 干涉条纹是等间距的 直条纹. 直条纹 条纹间距: 条纹间距
三、光程: 媒质折射率与光的几何路程之积 = 光程 1)相位差和光程差的关系 )
d′ λ = x ( =1 k ) d 光程差
nr
= 2π
λ
光在真空中波长
2) 透镜不引起附加的光程差 ) 3)光由光疏媒质射向光密媒质而在界面上反射时， )光由光疏媒质射向光密媒质而在界面上反射时， λ 2 发生半波损失， 的光程. 发生半波损失，这损失相当于 的光程 三、薄膜干涉 入射光在薄膜上表面由于反射和折射而“分振幅” 入射光在薄膜上表面由于反射和折射而“分振幅”,在 上下表面反射的光为相干光. 上下表面反射的光为相干光 当光线垂直入射时 当
n2 > n1 时
当
n3 > n2 > n r = 2dn2 t = 2dn2 +λ 2时 1
i =0 r = 2dn2 +λ 2 t = 2dn2
n1 n2 n1n1 n2 n3
等厚干涉 等厚干涉 1)干涉条纹为光程差相同的点的轨迹，即厚度 )干涉条纹为光程差相同的点的轨迹， 相等的点的轨迹 k = 1 d = λ 2n 2)厚度线性增长条纹等间距， 2)厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长 条纹不等间距. 条纹不等间距 3)条纹的动态变化分析( )条纹的动态变化分析(
n, λ , θ
变化时) 变化时)
4)半波损失需具体问题具体分析 )
kλ, k =12, 明纹 , = 2nd + = =2 λ , 2 (2k +1) , k =0,1 暗纹 2 λ λ 劈尖条纹间距 b= = L 2nθ 2nD
λ
牛顿环
1 明环半径 r = (k ) Rλ ( k = 1, 2 ,3, ) 2 暗环半径 r = (k = 0,1,2, ) kR λ
四、迈克尔孙干涉仪 迈克尔孙干涉仪 利用分振幅法垂直的平面镜形成一等效的空气薄膜使 利用分振幅法垂直的平面镜形成一等效的空气薄膜使 两相互相干光束在空间完全分开， 两相互相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜或 相干光束在空间完全分开 在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差. 在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差 移动反射镜 光路中加入介质片
d = k
λ
2 2 ( n 1) e = k λ
一、惠更斯 — 菲涅尔原理 波阵面上各点都可以当作子波波源， 波阵面上各点都可以当作子波波源，其后波场中各点 波的强度由各子波在该点的相干叠加决定. 各子波在该点的相干叠加决定 波的强度由各子波在该点的相干叠加决定. 二、夫琅禾费衍射
bsinθ = ±2k = ±kλ 2 λ bsinθ = ±(2k +1
) 2
bsinθ = 0
单缝衍射：可用半波带法分析， 单缝衍射：可用半波带法分析，单色光垂直入射时
λ
中央明纹中心 暗纹中心 明纹中心
( k = 1, 2 ,3, )2k 个半波带
2k +1个半波带
圆孔衍射：单色光垂直入射时， 圆孔衍射：单色光垂直入射时，中央亮斑的角半经
D sin θ = 1.22λ
θ
(D 为圆孔直径) 为圆孔直径)
三、光学仪器的分辨本领 根据圆孔衍射规律和瑞利判据, 根据圆孔衍射规律和瑞利判据,最小分辨角
θ0 =1.22
λD
1 D 光学仪器分辨率 = = ∝ D, θ0 1.22λ λ1四、光栅衍射条纹的形成 光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的总效果. 光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的总效果
(b+b')sinθ = ±kλ (k =0,12, , )谱线强度受单缝衍射的影响可产 出现 生缺级现象. 生缺级现象 缺级 五、X射线衍射的布拉格公式 、X射线衍射的布拉格公式 射线衍射的
b+b′ k = b k′
2 d sin θ = k λ
k = 0 ,1 , 2 ,
一、光的偏振 光波是横波，电场矢量表示光矢量， 光波是横波，电场矢量表示光矢量，光矢量方向和 光传播方向构成振动面. 光传播方向构成振动面 三类偏振态: 自然光、偏振光、部分偏振光. 三类偏振态: 自然光、偏振光、部分偏振光. 二、线偏振光 : 可用偏振片产生和检验. 可用偏振片产生和检验 马吕斯定律: 马吕斯定律 强度为 I0 的偏振光通过检偏振器 后, 出射光的强度为 I = I cos2α0
三、光反射与折射时的偏振 布儒斯特定律: 布儒斯特定律 当入射角为布儒斯特角 i0时，反 射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面， 射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，折射光为 部分偏振光。 部分偏振光。 tani = n n0 2 1
补充例题一、填空题 1.已知某光栅有500条缝，用该光栅观察到的任意相 .已知某光栅有 条缝， 条缝 邻的两条光谱之间还存在 个光强为零的位 置和 个光强为次极大的位置。 个光强为次极大的位置。 答案： 答案： 499、 498。 、 。 2. 在杨氏双缝干涉实验中 ， 为了使条纹间距增大可 . 在杨氏双缝干涉实验中， 采取的方法有： 采取的方法有： 、 、 等。 答案：增大光波的波长、减小双缝的间距、 答案：增大光波的波长、减小双缝的间距、增大双缝 到观察屏的距离。 到观察屏的距离。
3.在双缝干涉中光程差 δ= 在双缝干涉中光程差 = 琅和费单缝衍射中光程差δ= 琅和费单缝衍射中光程差 = 答案：±kλ k +1 答案： 、 2 ±
时产生明纹 ；在弗 时产生明纹。 时产生明纹。
(
)
λ2
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