波动光学总结

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,波动光学,光的衍射,光的干涉,光的偏振,小 结,一、光的干涉,1,、相干条件：,振动方向相同；频率相同；相差恒定,2,、获得相干光的基本原理,：,同一发光原子的同一次发光 获得相干光,3,、获得相干光的方法：,分波阵面法：,分振幅法：,杨氏双缝干涉,薄膜干涉,等厚干涉,等倾干涉,基本概念与原理,加强,减弱,(k =0 1 2),加强和减弱的条件,:,相位,:,加强,减弱,(k =0 1 2),光程差,:,光程,=,nr,光程差：,相位差和光程差的关系：,n,2,n,1,S,1,*,r,1,r,2,S,2,*,P,4,、研究方法,实质：波动的叠加原理,干涉的一般研究方法：,1,）找出相干光；,2,）计算相干光的光程差；,注意：半波损失问题！,3,）明暗纹条件；,4,）分析条纹特点,（,一,）,双缝干涉,p,r,1,r,2,x,x,0,x,I,x,x,D,d,o,单色光入射,一系列平行的明暗相间的,直,条纹,：条纹等间距,(,2,),中间级次低,：两侧对称分布着级次较高的条纹,条纹,分布,特点：,一定时，若 变化，则 将怎样变化？,(,3,),相邻条纹间距,：,e,n,n,n,A,反射光,2,反射光,1,入射光,(,设,n,n,),a,.,劈尖（劈形膜）,（二）,.,薄膜干涉,条纹分布特点：,(1),条纹等间距分布,相邻条纹间距,(2),相邻明（暗）纹薄膜厚度差,劈棱处具体情况具体分析,(3),劈棱处干涉级次低，随膜厚度的增加干涉级次,逐渐升高,等厚干涉,b,.,牛顿环,条纹分布特点：,（二）,.,薄膜干涉,(2),牛顿环中心明暗，具体情况具体分析。,L,f,P,o,B,e,n,n,n n,i,r,A,C,D,2,1,S,i,i,i,同心圆环：,内疏外密,；,中心级次最低,(1),同心圆环：内疏外密,中心级次最高,（,2,）中心处：,膜厚每增加,就冒出一个亮斑。,干涉条纹,等倾干涉,二、光的衍涉,光的衍射：,光在传播过程中遇到障碍物能绕过障,碍物传播的现象。,惠,-,菲原理：,波阵面上各点都可看成发射子波的波,源，衍射时波场中各点的强度由各子波,在该点的相干叠加决定,分类：,*,S,衍射屏,观察屏,a,*,S,衍射屏,观察屏,L,L,（一）,.,夫琅禾费衍射：半波带法,*,S,f,f,a,透镜,L,透镜,L,p,A,B,缝平面,观察屏,0,条纹分布特点：,除中央条纹外，衍射条纹平行等距，其它各级条纹宽为中央明纹宽的一半；中央明纹光强最大，其它明纹光强迅速下降；,中央明纹半角宽度,：,中央明纹线宽度 ：,暗纹条件,明纹条件,中央明纹,（二）,.,光栅衍射,sin,I,单,缝衍射,多缝干涉,（,2,),各主极大受到单缝衍射的调制,(,3,),缺级,现象：,光栅方程,(1),多缝干涉：,1,、,单色光光栅衍射,条纹特点：,对,N,缝光栅,两,主极大间：,有,（,N-1),个,暗纹,；,(N-2),个,次极大,。,暗纹条件,入射光为,白光,时，不同，不同，按波长分开形成,光谱,.,一级光谱,二级光谱,三级光谱,2,、光栅光谱：,光栅的色分辨本领,布,拉,格公式,1,）已知,、,可测,d,X,射线晶体结构分析。,2,）已知,、,d,可测,X,射线光谱分析。,d,d,sin,1,2,晶面,A,C,B,3,、,X,射线衍射,(,一,),、,自然光获得偏振光,(,二,),、马吕斯定律,(,三,),、布儒斯特定律,三 光的偏振,注意：,1,）当入射角为布儒斯特角时：,反射光,：振动方向,垂直,入射面的,线偏振光,，,折射光,：振动方向平行于入射面的成分占优势 的,部分偏振光,。,2,）布儒斯特角与全反射角的区别：,两者,条件,不同：全反射时对,n,1,、,n,2,有要求；而,布儒斯特角无此要求；,入射角大于全反射角时都会发生全反射，但只有入射角为,布儒斯特角时反射光才是完全线偏振光。,(,四,),、双折射现象,1,、,基本概念：,1,）,双折射,2,）,寻常光和非寻常光,(,o,光,振动垂直,o,光主平面,),(,e,光,振动在,e,光主平面,内,),3,）,光轴,注意：,是以特殊的方向,4,）,正晶体、负晶体,正晶体,光轴,(,平行光轴截面,),负晶体,光轴,(,平行光轴截面,),2,、惠更斯原理作图法解释双折射现象,P,215,2.,在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等的若其,中一缝的宽度略变窄,(,缝中心位置不变,),，则,(A),干涉条纹的间距变宽,(B),干涉条纹的间距变窄,(C),干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零,(D),不再发生干涉现象,答：,C,P,216,11,.,如图所示，在双缝干涉实验中,SS,1,SS,2,，用波长为,l,的光照射双缝,S,1,和,S,2,，通过空气后在屏幕,E,上形成干涉条纹已知,P,点处为第三级明条纹，则,S,1,和,S,2,到,P,点的光程差为,_,若将整个装置放于某种透明液体中，,P,点为第四级明条纹，则该液体的折射率,n,_,3,l,1.33,P,216,13.,在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕,上干涉条纹间距,_,；若使单色光波长减小，则,干涉条纹间距,_,P,216,12,.,在双缝干涉实验中，所用单色光波长为,l,562.5 nm,(1nm,10,-9,m),，双缝与观察屏的距离,D,1.2 m,，若测得屏上,相邻明条纹间距为,D,x,1.5 mm,，则双缝的间距,d,_,0.45mm,变小,变小,P,218,2.,一,束波长为,l,的单色光由空气垂直入射到折射率为,n,的透,明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉,加强，则薄膜最小的厚度为,(A),l,/,4,(B),l,/(4,n,),(C,),l,/2,(,D,),l,/(2,n,),答：,B,P,226,9.,在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为,l,的单色光垂直入射,到单缝上对应于衍射角为,30,的方向上，若单缝处波面,可分成,3,个半波带，则缝宽度,a,等于,(A),l,(B)1.5,l,(C)2,l,(D)3,l,答：,D,P,226,10,.,在如图所示的单缝的夫琅禾费衍射实验中，将单缝,沿垂直于光的入射方向,(,沿图中的,x,方向,),稍微平移，则,(A),衍射条纹移动，条纹宽度不变,.,(B),衍射条纹移动，条纹宽度变动,.,(C),衍射条纹中心不动，条纹变宽,.,(D),衍射条纹不动，条纹宽度不变,.,(E),衍射条纹中心不动，条纹变窄,答：,D,P,227,15.,在单缝的夫琅禾费衍射实验中，屏上第三级暗,纹对应于 单缝处波面可划分为,_,个半波带，,若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是,_,纹,6,第一级明,P,228,5.,某元素的特征光谱中含有波长分别为,l,1,450 nm,和,l,2,750 nm(1 nm,10,-9,m),的光谱线在光栅光谱中，,这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处,l,2,的谱线的级数,将是,(A)2,，,3,，,4,，,5,(B)2,，,5,，,8,，,11,(C)2,，,4,，,6,，,8,(D)3,，,6,，,9,，,12,答：,D,P,229,16.,衍射光栅主极大公式,(a,b)sin,k,l,，,k,0,1,2,在,k,2,的方向上第一条缝与第六条缝对应点发出的两条衍,射光的光程差,d,_,P,229,10.,一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现,5,条明纹若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，,那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第,_,级和,第,_,级谱线,一,三,10,l,P,230,25.,一束具有两种波长,l,1,和,l,2,的平行光垂直照射到一衍射,光栅上，测得波长,l,1,的第三级主极大衍射角和,l,2,的第四级,主极大衍射角均为,30,已知,l,1,=,560 nm(1 nm=10,-9,m),，,试求,:(1),光栅常数,a,b,(2),波长,l,2,P,230,26.,用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅,上，,l,1,=600 nm,，,l,2,=,400 nm(1nm=10,-,9,m),，,发现距中央明纹,5 cm,处,l,1,光的第,k,级主极大和,l,2,光的第,(,k,+1),级主极大相重合，在光栅与屏之,间的透镜的焦距,f,=50 cm,，试问：,(1),上述,k,=,？,(2),光栅常数,d,=,？,P,234,6.,两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没,有光线通过当其中一偏振片慢慢转动,180,时透射光,强度发生的变化为：,(A),光强单调增加,(B),光强先增加，后又减小至零,(C),光强先增加，后减小，再增加,(D),光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零,答：,B,P,236,18.,使光强为,I,0,的自然光依次垂直通过三块偏振片,P,1,，,P,2,和,P,3,P,1,与,P,2,的偏振化方向成,45,角，,P,2,与,P,3,的偏振化方向成,45,角则透过三块偏振,片的光强,I,为,_,I,0,/8,P,241,13.,当一束自然光以布儒斯特角,i,0,入射到两种介质的分界,面,(,垂直于纸面,),上时，画出图中反射光和折射光的光矢,量振动方向,P,244,48.,用方解石晶体（,n,o,n,e,）切成的一个顶角,A,=,p/6,的三棱镜，其光轴方向如图所示单色自然光垂直入射到棱镜,AB,面上图中定性所画出的折射光光路及光矢量振动方向是否正确？若有错误请另画图予以改正,P,244,49.,用方解石晶体（,n,o,n,e,）切成的一个正三角形棱镜，其光轴方向如图所示若单色自然光以入射角,i,入射并产生双折射图中定性画出的折射光及光矢量振动方向是否正确？若有错误请另画图予以改正,