大學物理(波動光學知識點總結)課件

大學物理知識點總結（波動光學）

大學物理光的干涉光的衍射光的偏振波動光學光程差與相位差明暗干涉條紋明暗條件最大光程差衍射條紋明暗條件明暗馬呂斯定律布儒斯特定律雙折射現(xiàn)象O光、e

光波動光學小結光的干涉光的衍射光的偏振波動光學光程差與相位差明暗干分振幅法光的干涉（相干光源）分波振面法楊氏雙縫干涉菲涅耳雙鏡洛埃德鏡等傾干涉等厚干涉薄膜干涉在光垂直入射的情況下分振幅法光的干涉（相干光源）分波振面法楊氏雙縫干涉菲涅耳雙鏡光的衍射單縫衍射：圓孔衍射：光柵衍射：光柵衍射條紋是單縫衍射和多光束干涉的綜合效果。半波帶法愛里斑的半角寬度：光柵方程缺級現(xiàn)象最高級次滿足：光的衍射單縫衍射：圓孔衍射：光柵衍射：光柵衍射條紋是單縫衍射楊氏雙縫劈尖干涉條紋寬度暗紋明紋單縫衍射牛頓環(huán)類別重要公式k=0,1,2,...k=0,1,2,...k=1,2,...k=0,1,2,...k=1,2,...k=1,2,...楊氏雙縫劈尖干涉條紋寬度暗紋明紋單縫衍射牛頓環(huán)類別重其他公式：2、光學儀器最小分辨角和分辨本領：1、邁克爾遜干涉儀：4、X射線的衍射：3、斜入射時，光柵方程：其他公式：2、光學儀器最小分辨角和分辨本領：1、邁克爾遜干1、在雙縫干涉實驗中，所用光的波長，雙縫與屏的距離為D=300mm；雙縫間距d=0.134mm,則中央明紋兩側的兩個第三級明紋之間的距離為___________。2、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系是n1<n2<n3。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的厚度e=_____。

一、填空題：1、在雙縫干涉實驗中，所用光的波長3、光強均為Ｉ０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

。4、邁克耳遜干涉儀的可動反射鏡M移動了0.620mm的過程，觀察到條紋移動了2300條，則所用光的波長為

埃。

5、在單縫的夫瑯和費衍射實驗中，屏上第五級暗紋對應于單縫處波面可劃分為

個半波帶，若將縫寬縮小一半，原來的第三級暗紋將是

紋.3、光強均為Ｉ０的兩束相干光發(fā)生干涉時在相遇的區(qū)域可能7、用波長為5000?的平行單色光垂直照射在一透射光柵上，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。6、有兩個同相的相干點光源S1和S2，發(fā)出波長為λ的光。A是它們連線的中垂線上的一點。若在S1與A之間插入厚度為e、折射率為n的薄玻璃片，則兩光源發(fā)出的光在A點的相位差=__________。若已知λ=5000?，n=1.5，A點恰為第四級明紋中心，則e=________?。7、用波長為5000?的平行單色光垂直照射在一透射光柵上，在8、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點應為

點。P點為暗點暗9、在光學各向異性的晶體內部有一確定的方向，沿這一方向尋常光O光和非常光e光的

相等，該方向稱為晶體的光軸，只有一個光軸方向的晶體稱為

晶體。10、一自然光通過兩個偏振片，若兩片的偏振化方向間夾角由A轉到B，則轉前和轉后透射光強之比為

。單軸速度8、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P點二、選擇題：2、一束波長為的單色光由空氣入射到折射率為n的透明介質上，要使反射光得到干涉加強，則膜的最小厚度為：1、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，形成空氣劈尖，當單色光垂直入射時，產生等厚干涉條紋，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、選擇題：2、一束波長為的單色光由空氣入射到折射率3、平行單色光垂直照射到薄膜上，經上下表面反射的兩束光發(fā)生干涉，若薄膜厚度為e，且n1<n2>n3，

1為入射光在折射率為n1的媒質的波長，則兩束光在相遇點的相位差為：4、在邁克爾遜干涉儀的一支光路中，放入一片折射率為n的透明介質薄膜后，測出兩束光的光程差的改變量為一個波長λ，則薄膜厚度為：3、平行單色光垂直照射到薄膜上，經上下表面反射的兩束光4、在

Ａ）向上平移動Ｂ）向上平移動Ｃ）不動Ｄ）條紋間距變大6、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5、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

Ａ）向上平移動Ｂ）向上平移動6、在單縫的夫瑯和費7、一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，設以布儒斯特角i0

入射，則在界面2上的反射光：A）自然光。B）完全偏振光且光矢量的振動方向垂直于入射面。C）完全偏振光且光矢量的振動方向平行于入射面。D）部分偏振光。8、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，當其中一偏振片慢慢轉動1800時透射光強度發(fā)生的變化為：A）光強單調增加B）光強先增加，后又減小到零。C）光強先增加，后又減小，再增加。D）光強先增加，后減小，再增加，再減小到零。7、一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，設以布儒斯特角i0A10、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）1/2B）1/5C）1/3D）2/39、如果兩個偏振片堆疊在一起，且偏振化方向之間夾角為600，光強為I0的自然光垂直入射在偏振片上，則出射光強為：A）I0/8． B）3I0／8．C）I0/4． D）3I0／4． 10、一束光是自然光和線偏振光的混和，讓它垂直通過一偏A）[例1]一束波長為550nm的平行光以30o角入射到相距為d=1.00×10–3mm的雙縫上，雙縫與屏幕E的間距為D=0.10m。在縫S2上放一折射率為1.5的玻璃片，這時雙縫的中垂線上O點處出現(xiàn)第8級明條紋。求：1）此玻璃片的厚度。2）此時零級明條紋的位置。解：1）入射光到達雙縫時已有光程差：經雙縫后，又產生附加光程差：兩束光在點O處相聚時的光程差為：由題意知：點O處為第8級明條紋，即：[例1]一束波長為550nm的平行光以30o角入射到2）設零級明條紋位于點O下方距離為

x的點p處。解得：則兩束光到達該處的光程差為：2）設零級明條紋位于點O下方距離為解得：則兩束光到達該處的光[例2]在雙縫干涉實驗中,波長的單色平行光垂直照射到縫間距為的雙縫上，屏到雙縫的距離D=2m.求：1)中央明紋兩側兩條10級明紋中心的距離。2)以厚度為，折射率為n=1.58的玻璃片覆蓋后，零級明紋將移到原來的第幾級的位置。解:1)故：2)覆蓋玻璃后零級條紋應滿足：不蓋玻璃時此處為k級滿足：[例2]在雙縫干涉實驗中,波長[例3]在半徑R2=20m的凸球形玻璃球面上疊放一個待測的曲率半徑為R1的平凸透鏡，兩球面在C點相接觸。用波長5461?的單色光垂直入射，測得牛頓環(huán)的第25個亮環(huán)的半徑r=9.444mm。試求平凸透鏡的半徑R1。通過C點作兩球面的切平面解：設第25個亮環(huán)所對應的空氣劈尖的厚度為e。則滿足以下關系：CO1R1R2re1e2而代入已知條件，得：[例3]在半徑R2=20m的凸球形玻璃球面上疊放一個待[例4]波長為5890?的光，入射到寬為a=1.0mm的單縫上，使在離縫D=2.0m遠的屏上產生衍射條紋。求在中央明條紋任一側，相鄰兩暗紋之間的距離。若將整個裝置浸入水中，此時相鄰兩暗紋之間的距離是多少？解：1）2）若浸入水中，[例4]波長為5890?的光，入射到寬為a=1.0mm的單[例5]在單縫夫瑯和費衍射實驗中，垂直入射的光有兩種波長，λ1=4000?，λ2=7600?。單縫縫寬a=1.0×10－2cm。透鏡焦距f=50cm，求1）兩種光第一級衍射明紋中心之間的距離。2）若用d=1.0×10－3

cm的光柵替換單縫，其他條件和上一問相同。求兩種光第一級主極大之間的距離。解：1）由單縫衍射明條紋公式知：[例5]在單縫夫瑯和費衍射實驗中，垂直入射的光有兩種波長，解2）光柵方程：2）光柵方程：[例6]一衍射光柵，每厘米有200條透光縫，每條透光縫寬為

a=2×10-3cm，在光柵后放一焦距f=1m的凸透鏡，現(xiàn)以

λ=6000?的單色平行光垂直照射光柵，求：1）透光縫a的單縫衍射中央明條紋寬度為多少？2）在該寬度內，有幾個光柵衍射主極大？解：1）[例6]一衍射光柵，每厘米有200條透光縫，每條透光縫寬在該范圍內能看到的主極大個數(shù)為5個。光柵方程：2）單縫衍射第一級極小滿足所以，第一次缺級為第五級。在單縫衍射中央明條紋寬度內可以看到0、±1、±2級主極大明條紋共5條。在該范圍內能看到的主極大個數(shù)為5個。光柵方程：2）單縫衍射第例題波長

λ=6000埃單色光垂直入射到一光柵上，測得第二級主極大的衍射角為30度，且第三級缺級。①光柵常數(shù)（a+b)是多大？②透光縫可能的最小寬度是多少？③在選定了上述(a+b)和a之后，求在衍射角-π/2<φ<π/2范圍內可能觀察到的全部主極大的級次。解（1）由二級主極大滿足的光柵方程：（2）由第三級缺級，透光縫的最小寬度為：（3）可能觀察到的主極大極次為：0，±1，±2例題波長λ=6000埃單色光垂直入射到一光柵上，測得第作業(yè)：10-9．如圖所示，用波長為

的單色光垂直照射折射率為n2的劈尖。圖中各部分折射率的關系是n1<n2<n3，觀察反射光的干涉條紋，從劈尖頂端開始向右數(shù)第5條暗紋中心所