1、期末复习 第五篇 波动光学 光的干涉 光的衍射 光的偏振 1 第21章光的干涉 一、相干光的条件:频率相同 振动方向相同 恒定的相差 二、杨氏双缝干涉 位相差条件 程差条件 坐标条件 明暗条件 强度分布 1、明暗条件： 2 中，影响“ ”的因素 几何路程 r1 , r2 介质 “ n ” S1 , s2 处的位相 直接由位相反映 由光程反映 半波损失 注意(1) (2) 动态反映 （A）装置放入介质中 （B）点光源不放中间:（如右上图 ） 3 例1：双缝一缝前若放一云母片，原中央明纹处被 第7级明纹占据。 已知： 解： 求：云母片厚度 插入云母片条纹为何会移动？r2 r1 光程差改变了。 0级
2、明纹移到那里去了？ 上面去了。 条纹级数增高一级则光程差增大几个 ？一个 。 光程差改变 3 4 例2：中央O 点为 k=2 级明纹 求： 与 之差 屏上条纹的位置 零级明纹的位置 插入薄片 e 条纹如何移动？ 若O点为k=- 3 级明纹，求 n 5 例 3、将一微波探测器放于湖边，探测器的位置在水面 上方0.5m处,当一颗辐射 21cm 波长的射电星从地平线上 缓慢升起时,探测器接收到的射电波强度将依次出现极大 、极小，问当此探测器收到第一个极大时，该射电星处于 水平面上方什么角度？ 解 2、求光强的方法解析法 振幅矢量迭加 6 三、薄膜干涉 = + 2 1、等倾干涉 2、等厚干涉 动态反映
3、 动态反映：d 等倾条纹（同心圆）外冒 d i 上板向上平移条纹向棱边移动 ,条纹变密并向棱边移动 光垂直入射时 ( i = 0 ) 7 3、牛顿环: 模具 例3、（1）如何判 断镜头太平 或太凸？ 轻压一下镜头 ， 条纹会移 动变薄，内缩 镜头太平(图 b)。 变薄，外冒 镜头太凸 (图 c ) 。 （2）图 b、波长，求空气隙最大厚度 数得中心点为： k=3 级暗纹 透镜向上平移,气 隙变厚条纹内缩. 变薄，条纹外冒 动态反映 8 例4、牛顿环如图示情况,明暗条纹如何分布? 4、迈克耳逊干涉仪 M1 与 M2 严格垂直等倾干涉 M1 与 M2 不垂直等厚干涉 条纹移动 N 条，光程差改变
4、N ，可动镜移动 9 1、单缝衍射 讨论：（1）缝上、下移动，中央明纹的位置变否？ （2）缝宽增加为原来的 3 倍，问 I0 及 sin1 如何变化？ 不变 一、夫琅和费衍射 强度 第22章光的衍射(无数子波干涉的结果) 中央明纹 10 2、双缝衍射 强度 受单缝衍射的调制 缺级整数比时，k 级明纹缺级，不止一条 注意 d 、 a 、 、 对条纹的影响。 掌握课堂举例。及229、10、11 3、多缝（光栅）衍射 条纹特点：主极大明亮、尖细，相邻明纹间有宽广的暗区 （N-1个极小，N-2个次极大） 11 主极大（明纹）的位置： 强度 宽度 缺级 注意 （1）深刻领会“光栅方程”的意义 如：平行光
5、斜入射的情况 （2）最高级数：由 =900 求得，最后一条看不见 （3）总条纹数（所有可见明纹），若给出缝宽，注意 缺 级现象 掌握课堂举例及作业 12 4、圆孔衍射 最小分辨角 分辨率（分辨本领）： 问：孔径相同的微波望远镜 与光学望远镜哪种分辨率高？ 5、x 射线衍射(布喇格衍射) 13 例5、光栅衍射强度分布如图 ， 设 入= 600 nm 求：d、 a、 N及屏上条纹数目 解： 屏幕上出现的全部明纹为 共13 条 14 例6 用每毫米有300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝 的两种单色成分的光谱。已知红谱线波长 在 范围内，蓝谱线波长 在 范围内。当光垂直 入射到光栅上时，发现在
6、 角度处，红蓝两谱线同时出现。 (1)在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现? (2)在什么角度下只有红谱线出现? 解： （1）根据 对红光 对蓝光 红光最大级次：令 即：红4 蓝6 还会重合,角度为 （2）因红光最多只能看到4 级 ，且红2，4与蓝重合，故 纯红光谱的1、3级将出现 15 第23章 光的偏振 一、马吕斯定律： 二、布儒斯特定律 16 三、双折射 光轴 例6、用惠更斯原理作出双折射光路图 o光，振动方向垂直于主平面 e光，振动方向平行于主平面 17 四、椭圆偏振光、圆偏振光 线偏振光 k奇数 k偶数 正椭圆 圆 其它，斜椭圆 /4 波片,/2波片： 自然光、线偏振光通过它后是什么光
7、？ (加一偏振片后可产生干涉) 线偏 振光 经 /2 波片：造成 位相差，仍是线偏振光 经 /4 波片：造成 /2 位相差，是椭圆偏振光 自然光 经 /2 波片：还是自然光 经 /4 波片：还是自然光18 例7、用一块偏振片和一块/4 波片去鉴别：自然光、 部分偏振光、线偏振光、圆偏振光与椭圆偏振光 （1）先用一偏振片，光通过转动的偏振片后 为部分偏振光或椭圆偏振光（无消光） （2）再用 /4 波片及偏振片，进一步鉴别： 自然光 圆偏振光 光强不变 光强变，无消光部分偏振光 椭圆偏振光 光强变，有消光 光强变，有消光 为自然光或圆偏振光 光强不变 光强改变 19 注意：（1）自然光与部分偏振光
8、中两垂直成分无恒定相 位差、而圆和椭圆偏振光中两垂直成分有恒定相位差。 （2）圆与椭圆偏振光（长轴或短轴平行于四分之一波片 的光轴时）经四分之一波片后， 两垂直成分位相差改变 例8、杨氏双缝干涉实验中，加三个偏振片，偏振化方向 为P2P1， P0 与 P2 、 P1 成 450 讨论 （1）屏上有无干涉条纹？ 屏上无干涉条纹 （2）屏上各处偏振态如何？ k时，原明、暗纹处为线偏振光 (2k+1) /2时，为圆偏振光 其他值时，为椭圆偏振光 20 无条纹 (5)若去掉所有的偏振片,屏上有无条纹?有条纹 （3）屏前加偏振片 P3 ，且偏振化方向 P3 / P0 屏上有 无条纹？ 有条纹，条纹位置与原来同。 (4)若去掉 P0 , 屏上有无条纹? 21 例9、让入射的平面偏振光依次通过偏振片 P1 和 P2 ， P1 和 P2 的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹 角分 别是 和 ,欲使最后透射光振动方向与原入射光 振动方 向垂直,并且透射光有最大光强,问 , 各应满足 什么条件 ? 解：要使透射光与入射光垂直,须 P1 、 P2 间夹角 设入射光强为I0 ，则透射光强为 要使 ， 须 22 END 23
