大學(xué)物理下-波動(dòng)光學(xué)

1、A、橫波性：光的偏振波動(dòng)光學(xué)： 光是電磁橫波B、相干性：干涉和衍射光是一種電磁橫波平面波可見光的范圍 真空中的光速 介質(zhì)中的光速niir光程（1）光在折射率n的介質(zhì)中，通過的幾何路程L所引起的相位變化，相當(dāng)于光在真空中通過nL的路程所引起的相位變化。其中 為光程差，為真空中光的波長(zhǎng)（2）光程差引起的相位變化為n2n1iir 兩束光（反射光）由于相位突變所引起的光程差。（3）附加光程差正入射或掠入射基本要求： 理解線偏振光獲得和檢驗(yàn)的方法，馬呂斯定律和了解雙折射現(xiàn)象A、橫波性：光的偏振1線偏振的獲得（1）偏振片的吸收（ 為光振動(dòng)矢量 與偏振片偏振化方向的夾角）自然光通過偏振片后，強(qiáng)度為馬呂斯定律

2、5將一束自然光和線偏振光的混合光垂直入射-偏振片若以入射光束為軸轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，測(cè)得透射光強(qiáng)度的最大值是最小值的3倍，求入射光束中自然光與線偏振光的光強(qiáng)之比值。 解：設(shè)自然光強(qiáng)為 ，則通過偏振片后光強(qiáng)始終為設(shè)線偏振光強(qiáng)為 ，其通過偏振片后的最小光強(qiáng)為零，最大光強(qiáng)為 所以透射光總強(qiáng)度： 最小值為 ，最大值為根據(jù)得即兩光束的光強(qiáng)相同(2)布儒斯特定律（1815年）反射光為完全偏振光，且振動(dòng)面垂直入射面，折射光為部分偏振光當(dāng) 時(shí)，玻璃空氣1、某種透明介質(zhì)對(duì)于空氣的臨界角（指全反射）等于45o，光從空氣射向此媒質(zhì)的布儒斯特角是 A 35.3o B 40.9o C 45o D 54.7o E 57.3o D

3、B、相干性： 光的干涉 光的衍射一、干涉基本要求1理解獲得相干光的基本方法（波陣面分割法，振幅分割法） ，掌握光程的概念；2會(huì)分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置和條件；3了解邁克耳孫干涉儀的工作原理。 1楊氏雙縫干涉（波陣面分割法）得：明紋位置暗紋位置條紋間距二、基本內(nèi)容近似明紋2楊氏雙縫干涉中，若有下列變動(dòng)，干涉條紋將如何變化（1）把整個(gè)裝置浸入水中此時(shí)波長(zhǎng)為 ，則條紋變密（2）在縫S2處慢慢插入一塊楔形玻璃片， 圖示由于S2到O點(diǎn)的光程逐漸增加，因此S1到屏和S2到屏兩束光線相遇處的光程差為零的位置向下移動(dòng)。即整個(gè)干涉條紋向下移動(dòng)。（3）把縫隙S2遮住，并在兩縫垂直平面上放一平面

4、反射鏡（4）兩縫寬度稍有不等 干涉條紋位置不變，但干涉減弱不為零（暗），整個(gè)條紋對(duì)比度下降，不夠清晰。 此時(shí)兩束光的干涉如圖所示， 由于S1光線在平面鏡反射且有半波損失 ，因此干涉條紋僅在O點(diǎn)上方，且明暗條紋位置與原來(lái)相反。 由于兩束光頻率不同，不相干，無(wú)干涉條紋。（5）分別用紅、藍(lán)濾色片各遮住S1和S2（6）將光源沿平行S1S2連線方向作微小移動(dòng)如果光源S有一定寬度，情況又如何？（光的空間相干性） 圖示S向下移動(dòng)，此時(shí) ，于是中央明紋的位置向上移動(dòng)（為什么？）PLDC34E5A1B2F2薄膜干涉（振幅分割法） 透射光的光程差注意：透射光和反射光干涉具有互補(bǔ) 性 ，符合能量守恒定律.根據(jù)具體情

5、況而定PLDC34E5A1B2 反射光的光程差 5 硅片(n=4)上的二氧化硅(n=1.5)薄膜對(duì)由空氣中垂直入射的570 nm的黃光反射增強(qiáng)，則該薄膜的厚度至少應(yīng)是_解4n=1.5（1）劈尖（ ）光程差等厚干涉所以（加強(qiáng)明紋）（減弱暗紋） 相鄰兩明（暗）條紋處劈尖厚度差 (若 ，則 )四、計(jì)算 若以 光垂直入射，看到七條暗紋，且第七條位于N處，問該膜厚為多少。1測(cè)量薄膜厚度。圖示欲測(cè) 定 的厚度，通常將其磨 成圖示劈尖狀，然后用光的干涉方法測(cè)量。解：由于則由暗條紋條件得 已知N處為第七條暗紋，而棱邊處對(duì)應(yīng) 的暗紋，所以取 ，得 方法2：劈尖相鄰明條（暗條）間的垂直距離為 ，今有七條暗紋，棱邊

6、為明條紋，則其厚度討論：如果N處為一明條紋如何計(jì)算？如果N處不出現(xiàn)明、暗條紋，又如何計(jì)算。光的衍射一、基本要求1了解惠更斯菲涅耳原理2掌握單縫夫瑯禾費(fèi)衍射的條紋分布，以及縫寬，波長(zhǎng)等對(duì)衍射條紋的影響3理解光柵衍射方程，會(huì)分析光柵常數(shù)，光柵縫數(shù)N等對(duì)條紋的影響二、基本內(nèi)容1單縫夫瑯禾費(fèi)衍射（1）半波帶法的基本原理（2）明暗條紋的條件線寬度明條紋寬度2光學(xué)儀器的分辯率最小分辨角中央明條寬度：角寬度（3） 條紋寬度四、計(jì)算1單縫衍射，縫寬b=0.5mm， 透鏡焦距f=50cm，以白光垂直 入射，觀察到屏上 x=1.5mm明紋中心求：（1）該處光波的波長(zhǎng)（2）此時(shí)對(duì)應(yīng)的單縫所在處的波陣面分成的波帶數(shù)為

7、多少？解（1）由單縫衍射明紋條件得（1）于是有（2）由式（1），式（2）得，處波長(zhǎng)為注意到在可見光范圍內(nèi)，滿足上式的光波：可允許在屏上x=1.5mm處的明紋為波長(zhǎng)600nm的第二級(jí)衍射和波長(zhǎng)為420nm的第三級(jí)衍射（2）此時(shí)單縫可分成的波帶數(shù)分別是討論：當(dāng)單縫平行于透鏡（屏）上下微小平移時(shí)，屏上的條紋位置是否也隨之移動(dòng).位置不變！為什么？同時(shí)成立時(shí)，衍射光第 級(jí)缺級(jí)且3衍射光柵（1）光柵衍射=單縫衍射+縫間干涉（2）光柵方程（3）缺級(jí)條件，當(dāng)1由下列光強(qiáng)分布曲線，回答下列問題（1）各圖分別表示幾縫衍射（2）入射波長(zhǎng)相同，哪一個(gè)圖對(duì)應(yīng)的縫最寬（3）各圖的 等于多少？有哪些缺級(jí)?圖（a）單縫衍射縫最寬(因?yàn)?）圖（a）雙縫衍射缺級(jí)中央明紋中有3個(gè)主極大圖（b）缺級(jí)中央明紋中有7個(gè)主極大圖（c）2雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，縫距 ，縫寬 ，即雙縫（N=2）的衍射，透鏡焦距f=2.0m，求當(dāng) 光垂直入射時(shí)，（1）條紋的間距（2）單縫中央亮紋范圍內(nèi)的明紋數(shù)目（為什么要討論這一問題？）解：分析 雙縫干涉卻又受到每一縫（單縫）衍射的制約，成為一個(gè)雙縫衍射，(圖示衍射圖樣)（1）由 得明紋中心位置故條紋間距注意到（2）欲求在單縫中央明紋范圍內(nèi)有多少條明紋，首先確定單縫衍射中央明紋所張的最大角度。單縫中央明紋的邊緣對(duì)應(yīng)于一級(jí)暗紋。由暗紋條件，可知設(shè)與單縫一級(jí)暗紋對(duì)應(yīng)的雙縫明紋的級(jí)次為kmax，則有k=