醫(yī)學(xué)物理第十三章波動光學(xué)

1、第十三章 波動光學(xué) 5侯吉旋東南大學(xué) 光強均為的兩束相干光發(fā)生干涉時在相遇的區(qū)域可能 出現(xiàn)的最大光強是 。 能流密度 ( 波的強度 )I: 通過垂直于波傳播方向的單位面積的平均能流. 物理意義：光程就是光在介質(zhì)中通過的幾何路程按相位差相等折合到真空中的路程.*P* (1)光程: 介質(zhì)折射率與光的幾何路程之積 = 相位差 干涉加強 干涉減弱 半波損失 ：光由光速較大的介質(zhì)射向光速較小的介質(zhì)時，反射光位相突變 .實 驗 裝 置p一 楊氏雙縫干涉實驗波程差實 驗 裝 置p加強 減弱14-1 在雙縫干涉實驗中，若單色光源S到兩縫S1 , S2距離相等，則觀察屏上中央明條紋位于圖中O處，現(xiàn)將光源S向下移

2、動到圖中的S位置，則（ ）（A) 中央明紋向上移動，且條紋間距增大（B) 中央明紋向上移動，且條紋間距不變（C) 中央明紋向下移動，且條紋間距增大（D) 中央明紋向下移動，且條紋間距不變例題 、波長為的平面單色光以角斜入射到縫間距為d的 雙縫上，若雙縫到屏的距離為D（d）,如下圖。 試求：（1）各級明紋的位置；（2）條紋的間距； （3）若使零級明紋移至屏幕O點處，則應(yīng)在 縫S2處放置一厚度為多少的折射率n的 透明介質(zhì)薄片。S1S2PODAB解：(1) P點處的光程差為：K級明紋條件：（2）條紋的距離為：（3）設(shè)在縫S2處放了厚度為t，折射率為n的透明介質(zhì)薄片后， 則在點處兩光線的光程差為：若使

3、零級條紋回到屏幕中心的O點，則有 ，因而折射率為n的透明介質(zhì)薄片的厚度為S1S2POD于是，在圖示的雙縫干涉實驗中，若用薄玻璃片(折射率n11.4)覆蓋縫S1，用同樣厚度的玻璃片(但折射率n21.7)覆蓋縫S2，將使原來未放玻璃時屏上的中央明條紋處O變?yōu)榈谖寮壝骷y設(shè)單色光波長l480 nm(1nm=109m)，求玻璃片的厚度d(可認為光線垂直穿過玻璃片)解：原來， d = r2r1= 0 2分 d( r2 + n2d d)(r1 + n1dd)5l 3分 (n2n1)d5l 2分 = 8.010-6 m 1分 當(dāng)光線垂直入射時當(dāng) 時當(dāng) 時如圖所示，平行單色光垂直照射到薄膜上，經(jīng)上下兩表面反射的

4、兩束光發(fā)生干涉，若薄膜的厚度為e，并且 n1n2n3，l1為入射光在折射率為n1的媒質(zhì)中的波長，則兩束反射光在相遇點的相位差為 (A) 2pn2e / ( n1 l1) (B)4pn1e / ( n2 l1) + p (C) 4pn2e / ( n1 l1) + p (D) 4pn2e / ( n1 l1) CSM劈尖角一 劈 尖明紋暗紋 用波長為的單色光垂直照射折射率為 n2 的劈尖膜。圖中各 部分的折射率的關(guān)系是 n1n2n3。觀察反射光的干涉條紋， 從劈尖頂向右數(shù)第 5 條暗條紋中心所對應(yīng)的厚度e = 。 兩個直徑有微小差別的彼此平行的滾柱之間的距離為 L ， 夾在兩塊平晶的中間，形成空

5、氣劈尖，當(dāng)單色光垂直入 射時，產(chǎn)生等厚干涉條紋，如果滾柱之間的距離L變小， 則在L 范圍內(nèi)干涉條紋的A）數(shù)目減少，間距變大。 B）數(shù)目不變，間距變小。C）數(shù)目增加，間距變小。D）數(shù)目減少，間距不變。二 牛頓環(huán)由一塊平板玻璃和一平凸透鏡組成光程差R明紋暗紋rd光程差Rrd暗環(huán)半徑明環(huán)半徑夫 瑯 禾 費 單 縫 衍 射（衍射角 ：向上為正，向下為負）菲涅耳波帶法衍射角干涉相消(暗紋)干涉加強(明紋)（介于明暗之間） 個半波帶 個半波帶中央明紋中心（ 個半波帶）二 光強分布干涉相消（暗紋）干涉加強（明紋） 在單縫的夫瑯和費衍射實驗中，波長為的單色光垂直入 射到縫寬為 a = 的單縫上，對應(yīng)于衍射角為

6、30方向，單 縫處的波面可分成的半波帶的數(shù)目為.故： 在單縫的夫瑯和費衍射示意圖中所畫的各條正入射光線間距 相等，那么光線1 和 3 在屏上P點相遇時的相位差為 ， P點應(yīng)為 點。P點為暗點暗） 向上平移動 ） 向上平移動 ） 不動 ） 條紋間距變大 在單縫的夫瑯和費衍射實驗中，若減小縫寬，其他條件不 變，則中央明紋 在單縫的夫瑯和費衍射實驗中，把單縫垂直透鏡光軸稍微 向上平移時,屏上的衍射圖樣將A ）寬度變小 B ）寬度變大 C ）寬度不變，且中心強度不變 D ）寬度不變，但中心強度變小 如圖所示，狹縫的寬度a=0.60mm，透鏡焦距 f =0.40m， 有一與狹縫平行的屏放置在透鏡焦平面處

7、 。若以單色 可見平行光垂直照射狹縫，則在屏上離點O為x=1.4mm 處的點P，看到的是衍射明條紋，試求：（1）該入射波的波長 ；（2）點P條紋的級數(shù) ； LaxPOf解：（1）單縫衍射中的明紋條件為 可見光波長400nm時，k=4.75；760nm時，k=2.27。k=4，入射光波長為466.7nm，k=3，入射光波長為600nm 。一 光柵 等寬度、等距離的狹縫排列起來的光學(xué)元件.衍射角二 光柵衍射條紋的形成光柵常數(shù)：光柵常數(shù)衍射角b ：透光部分的寬度b ：不透光部分的寬度明紋位置相鄰兩縫間的光程差： 光柵的衍射條紋是衍射和干涉的總效果討 論 光強分布 用波長為5000的平行單色光垂直照射

8、在一透射光柵上，在 分光計上測得第一級光譜線的衍射角為 。則該光柵 每一毫米上有_條刻痕。振動面 偏振光（線偏振光）符號表示光振動只沿某一固定方向的光 . 起 偏 偏振化方向 ： 當(dāng)自然光照射在偏振片上時，它只讓某一特定方向的光通過，這個方向叫此偏振片的偏振化方向 .偏振化方向起偏器NM三馬呂斯定律（1880 年）檢偏器起偏器NM 馬呂斯定律選擇題 兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過當(dāng)其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)動180時透射光強度發(fā)生的變化為： (A) 光強單調(diào)增加 (B) 光強先增加，后又減小至零 (C) 光強先增加，后減小，再增加 (D) 光強先增加，然后減小，再增加，再減小

9、至零 B 三個偏振片P1，P2與P3堆疊在一起，P1與P3的偏振化方向相互垂直，P2與P1的偏振化方向間的夾角為30強度為I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依次透過偏振片P1、P2與P3，則通過三個偏振片后的光強為 (A) I0 / 4 (B) 3 I0 / 8 (C) 3I0 / 32 (D) I0 / 16 C 一束光是自然光和線偏振光的混和，讓它垂直通過 一偏振片。若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，測得 透射光強最大值是最小值的5倍，那么入射光中自 然光與線偏振光的比值是：A ）1/2 B） 1/5 C ）1/3 D） 2/3 如果兩個偏振片堆疊在一起，且偏振化方向之間夾角 為600，光強

10、為I0的自然光垂直入射在偏振片上，則出 射光強為： A）I0/8B）3I08 C）I0/4D）3I041 有三個偏振片疊在一起已知第一個偏振片與第三個偏振片的偏振化方向相互垂直一束光強為I0的自然光垂直入射在偏振片上，已知通過三個偏振片后的光強為I0 / 16求第二個偏振片與第一個偏振片的偏振化方向之間的夾角 解：設(shè)第二個偏振片與第一個偏振片的偏振化方向間的夾角為q透過第一個偏振片后的光強 透過第二個偏振片后的光強為I2，由馬呂斯定律， I2(I0 /2)cos2q 透過第三個偏振片的光強為I 有一束自然光和線偏振光組成的混合光，當(dāng)它通過 偏振片時改變偏振片的取向，發(fā)現(xiàn)透射光強可以變 化7倍。試求入射光中兩種光的光強度各占總?cè)肷?光強的比例。解：設(shè)入射光的總光強為I0,其中線偏振光的光強為I01,自 然光的光強為I02.在該光束透過偏振片后，其光強由 馬呂斯定律可知：當(dāng)=0時，透射光的光強最大，當(dāng)=/2時，透射光的光強最小，入射總光強為： I0 =I01+I02 入射面 入射光線和法線所成的平面 . 反射光 部分偏振光，垂直于入射面的振動大于平行于入射面的振動 .光反射與折射時的偏振空氣玻璃布儒斯特定