工程光學(xué)12-1習(xí)題課

1、1第第1 11 1章章 光的電磁理論基礎(chǔ)光的電磁理論基礎(chǔ)1. 1. 波動(dòng)方程及光波的表達(dá)式波動(dòng)方程及光波的表達(dá)式 1）波動(dòng)方程的由來、表達(dá)式、式中的物理意義 222222EE0BB0tt0011vc 00;rr rrnc v 2 2）光波的表達(dá)式（屬于波動(dòng)方程的解） 平面波解 簡(jiǎn)諧波解（三角形式、矢量形式、復(fù)數(shù)形式） )(tvzfE)(costvzAE)cos()(2costkzAETtzAEtzyxkAEtAEcoscoscoscos)rkcos()rk(exptiAEexpEAik r3 球面波解 柱面波解 )exp(),exp(ikrrAEikrrAE會(huì)聚的球面波：發(fā)散的球面波：)exp

2、(),exp(ikrrAEikrrAE會(huì)聚的柱面波：發(fā)散的柱面波：exp ()AEi k rtrexp ()AEi krtr4 3）光波參數(shù)之間的關(guān)系 4）平面波的性質(zhì)（3條）2. 2. 了解電磁場(chǎng)的連續(xù)條件和菲涅爾公式了解電磁場(chǎng)的連續(xù)條件和菲涅爾公式3. 3. 了解吸收、色散、散射的定義、散射的種類了解吸收、色散、散射的定義、散射的種類(4(4種種) )和它們的相關(guān)公式（朗伯定律、比爾定和它們的相關(guān)公式（朗伯定律、比爾定律、柯西公式等）律、柯西公式等） ckvkncTvTT/2 ,/2 ,/, , ,/2200005物質(zhì)對(duì)光的一般吸收規(guī)律物質(zhì)對(duì)光的一般吸收規(guī)律柯西公式（適用于正常色散）柯西公

3、式（適用于正常色散）24BCnA6散射分類及其基本性質(zhì)散射分類及其基本性質(zhì)74. 4. 光波的疊加光波的疊加 1）會(huì)用光波的表達(dá)式計(jì)算光波疊加后的表達(dá)式并分析疊加波的性質(zhì) 2）掌握四種不同條件下光波疊加后形成的物理現(xiàn)象、合成波表達(dá)式及其性質(zhì)（見表）8光波的疊加光波的疊加在疊加區(qū)域出現(xiàn)穩(wěn)定的光強(qiáng)強(qiáng)弱分布現(xiàn)象補(bǔ)充條件補(bǔ)充條件9第第1 12 2章章 光的干涉和干涉系統(tǒng)光的干涉和干涉系統(tǒng)1.1.干涉及干涉條件干涉及干涉條件 1）什么是干涉 2）干涉條件（3條+補(bǔ)充） 2.2.楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉 1）干涉性質(zhì)：分波前的干涉 2）實(shí)驗(yàn)裝置10 3）干涉公式及條紋性質(zhì) 光程差 條紋亮暗條件 條紋間隔和

4、影響因素 條紋形狀和意義2cos4cos2200212121IIIIIIIIII則：設(shè)xDdDxdrrxdrr2221212為暗條紋時(shí)當(dāng)為亮條紋；時(shí)當(dāng) ,)21( , dDmxdDmxe113. 3. 條紋的可見度條紋的可見度 1）定義及公式 2）條紋可見度的影響因素：（振幅比、光源寬度、光源單色性） 3）臨界寬度和允許寬度： 臨界寬度 允許寬度（臨界寬度的1/4） )()(mMmMIIIIK)cos1)(21KIII cb12 4）什么是空間相干性？干涉系統(tǒng)不變量的含義是什么？ 5）相干長(zhǎng)度、相干時(shí)間、時(shí)間相干性的概念是什么？ debc干涉系統(tǒng)不變量2max最大光程差： 12maxttc13

5、4. 4. 平行平板的雙光束干涉平行平板的雙光束干涉 1）定域面位置 2）干涉裝置143）干涉條紋性質(zhì) 等傾條紋（同心圓環(huán)） 條紋級(jí)次（中心級(jí)次高，邊緣級(jí)次低） 條紋的角半徑 條紋間隔非線性 反射光與入射光互補(bǔ)qNhnn11 1Nsin2 121fhnndfe 22 2cosnh155. 5. 楔形平板的雙光束干涉楔形平板的雙光束干涉 1）定域面位置（只考慮垂直照射情況） 2）干涉裝置163）干涉條紋性質(zhì) 等厚條紋（等間隔的平行于楔棱的直條紋） 兩條紋間對(duì)應(yīng)的厚度變化 楔角 局部高度的變化nh2neeh2eenH2 2 2nh176. 6. 典型的雙光束干涉系統(tǒng)及其應(yīng)用典型的雙光束干涉系統(tǒng)及其

6、應(yīng)用 1）了解各種干涉儀器（包括斐索、邁克爾遜、泰曼、馬赫-澤德等干涉儀）的結(jié)構(gòu)、工作原理、明確形成干涉的雙光束來源、條紋性質(zhì) 2）會(huì)用雙光束干涉原理解決實(shí)際問題187. 7. 平行平板的多光束干涉平行平板的多光束干涉 1）多光束干涉 條件：平行平板上鍍高反膜 裝置 干涉條紋性質(zhì)（透射場(chǎng)、同心圓環(huán)、中間疏邊緣密、條紋亮暗、銳度和精細(xì)度）2242cos,cosnhnh）（）（）（2sin11 ,2sin12sin 222FIIFFIIitir19z條紋亮暗z(mì)條紋銳度z條紋精細(xì)度)2( )1 ,12 ,2 minmaxFFKFIImIImItititt（暗條紋：亮條紋：對(duì)于透射光變得很小。時(shí)，當(dāng)

7、1 124 F122 Fs）（ 2sin11 2FIIit透射場(chǎng)光強(qiáng)分布特點(diǎn)透射場(chǎng)光強(qiáng)分布特點(diǎn)202）法布里-珀羅干涉儀 裝置、分類、原理、用途 指標(biāo)：自由光譜范圍、分辨本領(lǐng)譜范圍。為標(biāo)準(zhǔn)具常數(shù)或自由光RSRShh22122 ，為條紋精細(xì)度。其中2Fs 97. 0 minmNmsA213）干涉濾光片 結(jié)構(gòu)、原理、用途 指標(biāo)：中心波長(zhǎng)、透射帶的波長(zhǎng)半寬度、峰值透過比；中心波長(zhǎng)mnhc2 :1222.hRSmax itII過比，表示為：定義為中心波長(zhǎng)處的透224）光學(xué)薄膜 原理、用途 單層增透膜23例例1 1 （平面波的表征、干涉、可見度）（平面波的表征、干涉、可見度）z三個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相三個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同、振幅均為同、振幅均為A A的平面單色的平面單色波在波在yOzyOz平面?zhèn)鞑?，其傳播平面?zhèn)鞑?，其傳播方向如圖所示，它們?cè)诜较蛉鐖D所示，它們?cè)趜=0z=0平面內(nèi)疊加產(chǎn)生干涉，試求平面內(nèi)疊加產(chǎn)生干涉，試求干涉強(qiáng)度分布和條紋對(duì)比度，干涉強(qiáng)度分布和條