《波动光学复习》PPT课件.ppt

1、1,第十九章 波动光学,光的干涉：,1、相干光的条件,两束光的振动频率相同 振动方向相同 位相相同或位相差恒定,3、半波损失,2、光程与光程差,则相应相位差为,（下一页）,2,处理光的干涉的方法,1、干涉加强与减弱的条件,（下一页）,3,2、杨氏双缝干涉的基本公式,光程差 dsin,条纹宽度(条纹间距),（下一页）,4,3、薄膜干涉的基本公式,光程差,(1) e 不变 ， i 变-等倾干涉,等倾干涉条纹是一组明暗相间的同心圆环,(2) i 不变 ， e 变-等厚干涉,劈尖干涉 牛顿环干涉 迈克耳逊干涉仪,（下一页）,5,（下一页）,干涉应注意的问题,1、理解相干光的条件，是哪两束光产生干涉，

2、正确计算两条相干光线的光程差。,2、在涉及到反射光线时，必须考虑有无半波 损失。,3、透镜不引起附加光程差。,当光垂直入射时：,6,（下一页）,光的衍射：,1、惠更斯菲涅耳原理,同一波阵面S上的各面元，可看作是新的波源，向空间发射球面子波，这些子波是相干的。波场中任意一点的振动，是各子波在该点相干叠加的结果。 光的衍射是同一束光中无数子波在遇到障碍物后叠加而相干的结果。,2、衍射分类： 菲涅耳衍射 夫琅和费衍射,7,3、单缝夫琅和费衍射(用菲涅耳半波带法处理),单色光垂直入射,（1）屏幕上明暗条纹的位置由下式决定,（2）屏幕上条纹间距,中央明条纹的角宽度,中央明条纹的线宽度,相邻条纹中心间距,

3、8,4、光栅衍射,(1)光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合效应， 其特点是：明纹亮而细窄，两明纹之间形成一 片暗区。,(2)屏幕上主极大位置由光栅公式决定,(a+b)sin =k k=0,1, 2, 3 ,倾斜入射时,(a+b)(sin sin)=k k=0,1, 2, 3 ,注意问题,1、区分双缝干涉与单 缝衍射,2、衍射效应显著的条件,（下一页）,9,能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹 的位置，,重点：,2.理解光栅的特点，掌握光栅衍射公式。会确定光栅衍 射谱线的位置。会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱 线分布的影响。,（下一页）,10,解：（1）第10级明纹中心的位置,两条第1

4、0级明纹中心之距 2 x10 = 11 cm ；,（2）玻璃片覆盖一缝后，中央明纹处，两缝光程差,（r e +ne） r =（n 1 ）e = （158 1）6610-6 = k,即中央明条纹处将被第7 级明纹代替，,零级明纹将移到原来的第 级明纹处 。,练习册P39 T4、在双缝干涉实验中，波长 =5500 的平行光垂直入射到缝间距 d =210-4 m 的双缝上 ，屏到双缝的距离 D = 2m 。求：（1）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距 。 （2）用一厚度为 e =6610-6 m、折射率为 n = 158 的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？,（下一页）,11

5、,（下一页）,注意：S1到O点的光程为(n为玻璃片的折射率，e为厚 度）。,r e + ne = r +（n 1 ）e,12,练习册P38 T2用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅上， 1 =6000 ， 2 =4000 ，发现距中央明纹5cm处1光的第k级主极大和2光的第（k+1)级主极大相重合，放置在光栅与屏之间的透镜的焦距f=50cm. 求：（1） 上述k=? （2）光栅常数d=?,解：（1）由题意1的第k级与2的第（k+1）级谱线相重 合。,（下一页）,13,（2）光栅常数d,（下一页）,14,练习册P40 T6以氢放电管发出的光垂直照射在某光栅上，在衍射角=410的方向上看到 1

6、 =6562 ， 2 =4101 的谱线相重合，求光栅常数最小是多少？,解：,（下一页）,15,（下一页）,练习册P40T23用波长为500nm的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上。在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边L=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。 求：（1） 求此空气劈尖的劈尖角 （2）改用600nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A处是明纹还是暗纹？ （3）在第（2）问的情形从棱边到A处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？,解：（1）棱边处是第一暗条纹中心，在膜厚度为e2=/2处是第二条暗条纹中心，依此可知第四条暗条纹中心处，即A处膜厚度e4=3/2.,16,（下一页）,（2）由以上可