章波動光學(xué)節(jié)

單色光源反射鏡反射鏡一邁克耳孫干涉儀，且與成角移動導(dǎo)軌補(bǔ)償板

分光板14–4邁克耳孫干涉儀等傾干涉邁克耳孫干涉儀實(shí)物邁克耳孫干涉儀實(shí)驗(yàn)裝置反射鏡反射鏡單色光源光程差的像當(dāng)不垂直于時(shí)，可形成劈尖型等厚干涉條紋.反射鏡單色光源反射鏡干涉條紋移動數(shù)目邁克爾孫干涉儀的主要特性

兩相干光束在空間完全分開，并可用移動反射鏡或在光路中加入介質(zhì)片的方法改變兩光束的光程差.移動距離移動反射鏡M1干涉條紋的移動當(dāng)與之間距離變大時(shí)，圓形干涉條紋從中心一個個長出,并向外擴(kuò)張,干涉條紋變密;距離變小時(shí)，圓形干涉條紋一個個向中心縮進(jìn),干涉條紋變稀.光程差插入介質(zhì)片后光程差光程差變化干涉條紋移動數(shù)目介質(zhì)片厚度縫較大時(shí)，光是直線傳播的縫很小時(shí)，衍射現(xiàn)象明顯屏幕

光在傳播過程中,繞過障礙物的邊緣而偏離直線傳播的現(xiàn)象,稱為光的衍射現(xiàn)象。14–5光的衍射一光的衍射現(xiàn)象陰屏幕影圓孔衍射*指縫衍射剃須刀片衍射二惠更斯—菲涅爾原理：波陣面上面元(子波波源)：時(shí)刻波陣面*惠更斯原理——介質(zhì)中波動傳播到的各點(diǎn)，都可看成是發(fā)射子波的新波源，在以后的任何時(shí)刻，這些子波的包跡就是新的波陣面。菲涅爾指出衍射圖中的強(qiáng)度分布是因?yàn)檠苌鋾r(shí)，波場中各點(diǎn)的強(qiáng)度由各子波在該點(diǎn)的相干疊加決定.P點(diǎn)振動是各子波在此產(chǎn)生的振動的疊加.在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射問：如何實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射？三菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射夫瑯禾費(fèi)衍射縫光源、屏與縫相距無限遠(yuǎn)菲涅爾衍射縫光源、屏與縫相距有限遠(yuǎn)夫瑯禾費(fèi)單縫衍射衍射角（衍射角：向上為正，向下為負(fù).）菲涅爾半波帶法14–6單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射一半波帶法縫長干涉相消（暗紋）干涉加強(qiáng)（明紋）（介于明暗之間）（個半波帶）個半波帶個半波帶中央明紋中心討論暗紋明紋中央明紋集中大部分能量，明條紋級次越高亮度越弱。全部光線干涉相長一級明紋中心:二級明紋中心:（1）

光強(qiáng)分布：中央明紋中心:（2）

明、暗條紋衍射角:中央明紋中心暗紋明紋中央明紋中心暗紋明紋中央明紋角寬度：（3）

明、暗條紋角寬度：其余相鄰明（或暗）紋：第一暗紋（k=1）第一暗紋（k=-1）（等于兩第一級暗紋對應(yīng)的衍射角之和）（4）

明、暗條紋位置:暗紋明紋暗紋明紋（5）

明、暗條紋線寬度：中央明紋的線寬度：其余相鄰明（或暗）紋：第一暗紋第一暗紋（等于兩第一級暗紋間的距離）一定，越大，越大，衍射效應(yīng)越明顯.光直線傳播增大，減小。一定減小，增大。衍射最大第一暗紋的衍射角中央明紋中心暗紋明紋單縫寬度b變化，中央明紋寬度如何變化？越大，越大，衍射效應(yīng)越明顯.入射波長變化，衍射效應(yīng)如何變化?

討論：下面單縫衍射圖中，各條入射光線間距相等，問：1）光線

1

與3

在幕上P

點(diǎn)相遇時(shí),兩光振動的位相差為什么？2）P

點(diǎn)是明還是暗？

答：1）1，3光線在P

點(diǎn)相遇時(shí),兩光振動的位相差為.2）P

點(diǎn)是暗點(diǎn).縫長RP135135例1

一單色平行光垂直入射一單縫，其衍射第三級明紋位置恰好與波長為600nm的單色光垂直入射該縫時(shí)衍射的第二級位置重合，試求該單色光的波長.解

一圓孔衍射艾里斑：艾里斑直徑14–7圓孔衍射光學(xué)儀器分辨本領(lǐng)問:為什么我們看不清遠(yuǎn)處的物體呢？二瑞利判據(jù)對于兩個強(qiáng)度相等的不相干的點(diǎn)光源（物點(diǎn)），一個點(diǎn)光源的愛里斑中心剛好和另一點(diǎn)光源愛里斑邊緣相重合，這時(shí)兩個點(diǎn)光源（或物點(diǎn)）恰為這一光學(xué)儀器所分辨.**三光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)最小分辨角（兩光點(diǎn)剛好能分辨）光學(xué)儀器分辨率光學(xué)儀器的通光孔徑解（1）（2）（1）人眼的最小分辨角有多大？（2）若教室黑板上寫有一等于號“＝”，在什么情況下，距離黑板10m處的學(xué)生才不會因?yàn)檠苌湫?yīng)，將等于號“＝”看成減號“－”?

例1

設(shè)人眼在正常照度下的瞳孔直徑約為而在可見光中，對人眼最敏感的波長為550nm，問 等號兩橫線間距不小于2.2mm解（1）哈勃望遠(yuǎn)鏡的最小分辨角為例2太空望遠(yuǎn)鏡（1）哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是1990年發(fā)射升空的天文望遠(yuǎn)鏡，它的主透鏡直徑為2.4m

,是目前太空中的最大望遠(yuǎn)鏡.在大氣層外615km高空繞地運(yùn)行,可觀察130億光年遠(yuǎn)的太空深處,發(fā)現(xiàn)了500億個星系.試計(jì)算哈勃望遠(yuǎn)鏡對波長為800nm的紅外光的最小分辨角.（2）人類正在建造新一代太空望遠(yuǎn)鏡韋布，計(jì)劃于2012年利用歐洲航天局的“阿麗亞娜5號”火箭發(fā)射,在距離地球150萬公里的遙遠(yuǎn)軌道上運(yùn)行，以代替將要退役的哈勃望遠(yuǎn)鏡.設(shè)計(jì)中的韋布太空望遠(yuǎn)鏡的主透鏡直徑至少為6m,也可在紅外頻率下工作，問與哈勃望遠(yuǎn)鏡相比韋布望遠(yuǎn)鏡的分辨率預(yù)計(jì)可以提高多少倍？提高的倍數(shù)為解例2太空望遠(yuǎn)鏡

例3毫米波雷達(dá)發(fā)出的波束比常用的雷達(dá)波束窄，這使得毫米波雷達(dá)不易受到反雷達(dá)導(dǎo)彈的襲擊.

（1）有一毫米波雷達(dá)，其圓形天線直徑為55cm，發(fā)射頻率為220GHz的毫米波，計(jì)算其波束的角寬度；（2）將此結(jié)果與普通船用雷達(dá)發(fā)射的波束的角寬度進(jìn)行比較，設(shè)船用雷達(dá)波長為