第19講光學(xué)部分習(xí)題課武漢理工大學(xué)課件

干涉,衍射習(xí)題課要點小結(jié)習(xí)題分析練習(xí)講解光相干條件振動方向相同頻率相同相位差恒定1.光的相干疊加光強分布：干涉項相長相消相長相消要點小結(jié)2.光程、光程差定義：光程差：等效真空光程之差光由光疏介質(zhì)射到光密介質(zhì)界面上反射時附加折射率n較小n較大（半波損失）薄透鏡不引起附加光程差(物點與象點間各光線等光程)從普通光源獲得相干光分波陣面法分振幅法(分振幅~分能量),如:薄膜干涉如:楊氏雙縫干涉,菲涅耳雙棱鏡,菲涅耳雙面鏡,洛埃鏡①真空中加入厚d的介質(zhì)、增加(n-1)d光程dn3.楊氏雙縫干涉r1r2dsinPxodSS1S2單縫雙縫1=2D

裝置：明暗k取值與條紋級次一致明暗紋條件條紋特點形態(tài)：平行于縫的等亮度、等間距、明暗相間條紋條紋亮度：條紋寬度：4.薄膜干涉12354(a)薄膜厚度均勻(e一定)，隨入射角i變化(b)入射角i一定(平行光入射)，隨薄膜厚度e變化等傾干涉等厚干涉明

k=1、2、3...暗

k=0、1、2...(1)等傾干涉(2)劈尖

裝置:

明暗條紋條件:

條紋特點:①平行于棱邊，明、暗相間條紋，棱邊處為暗紋②相鄰明（暗）紋對應(yīng)薄膜厚度差：條紋寬度（兩相鄰暗紋間距）③明暗θLekek+1e2）測膜厚1）干涉膨脹儀劈尖干涉的應(yīng)用空氣3）檢驗光學(xué)元件表面的平整度4）測細絲的直徑（3）牛頓環(huán)明暗紋條件：Rr明暗裝置：明暗明暗紋半徑：條紋特點：以接觸點為中心的明暗相間的同心圓環(huán)；條紋變化：平凸透鏡上(下)移動，將引起條紋收縮(擴張)k測量透鏡的曲率半徑（4）邁克爾孫干涉儀裝置一般情況等厚干涉等傾干涉；相關(guān)計算公式每移動，改變，視場中有一條紋移過插入介質(zhì)片前后光程差移動反射鏡光程差(1)、單縫的夫瑯禾費衍射中央亮紋暗紋亮紋5.光的衍射（個半波帶）（1）第一暗紋距中心的距離第一暗紋的衍射角中央明紋的寬度除了中央明紋外的其它明紋、暗紋的寬度單縫上下移動，根據(jù)透鏡成像原理衍射圖不變.klbak+==max光柵常數(shù)：光柵常數(shù)衍射角：透光部分的寬度：不透光部分的寬度(2)、光柵衍射光柵方程:(明紋位置)缺級：條紋最高級數(shù)光學(xué)儀器最小分辨角光學(xué)儀器分辨率光學(xué)儀器的最小分辨角越小，分辨率就越高。提高光學(xué)儀器分辨本領(lǐng)的兩條基本途徑是加大成像系統(tǒng)的通光孔徑采用較短的工作波長布拉格公式6.光學(xué)儀器分辨率與x射線7.光的偏振現(xiàn)象偏振光自然光完全偏振光部分偏振光線(平面)偏振光橢圓偏振光圓偏振光光反射線與折射線垂直i0：布儒斯特角(起偏振角)布儒斯特定律自然光入射偏振片馬呂斯定律

強度為的偏振光通過檢偏振器后,出射光的強度為習(xí)題分析例1:在楊氏實驗中雙縫的間距為0.20mm，光屏與狹縫的距離為50cm,測得光屏上相鄰亮條紋的間距為1.5mm。求光波的波長。

解:由式得例2:為了利用光的干涉作用減少玻璃表面對入射光的反射，以增大透射光的強度，常在儀器鏡頭(折射率為1.50)表面涂敷一層透明介質(zhì)膜(多用MgF2，折射率為1.38),稱為增透膜。若使鏡頭對人眼和照相機底片最敏感的黃綠光(

=550nm)反射最小，試求介質(zhì)膜的最小厚度。

解:因上、下表面反射光都有半波損失所以有=2en2

由干涉相消條件得所以按題意求氟化鎂薄膜厚度的最小值，故應(yīng)取k=0故空氣n1=1.00MgF2

n2=1.38玻璃n3=1.50ab例3:用波長為0.400m的紫光進行牛頓環(huán)實驗，觀察到第k級暗環(huán)的半徑為4.00mm，第k+5級暗環(huán)的半徑為6.00mm。求平凸透鏡的曲率半徑R和k的數(shù)值。

解:由公式得聯(lián)立解得

所以

例4.在單縫夫瑯禾費衍射裝置中，用細絲代替單縫，就構(gòu)成了衍射細絲測徑儀。已知光波波長為630nm，透鏡焦距為50cm，今測得零級衍射斑的寬度為1.0cm,求該細絲的直徑。[解]已知條件用圖形表示如下。對于衍射極小有例5.用氦氖激光器發(fā)出的＝632.8nm的紅光，垂直