大学物理光学复习.ppt

总复习,Review,主 要 内 容,一、光的干涉二、光的衍射三、几何光学四、光学仪器五、光的偏振六、光的吸收、散射和色散 七、光的量子性 八、现代光学基础,一、光的干涉,1.基本概念光的电磁理论 光是某一波段的电磁波，其速度就是电磁波的传播速度；可见光在电磁波谱中只占很小的一部分，波长在 390 760 nm 的狭窄范围以内。相干条件 频率相同、振动方向相同、相位差恒定。干涉的分类分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉。,杨氏双缝相位差：光程差：d 光强分布：+极值条件：条纹：,薄膜干涉光程差：等倾：等厚：,迈氏干涉仪原理：分振幅法薄膜干涉装置：干涉条件：（n1=n2=1 i1=i2=2 且没有额外光程差）基本公式：或者,5.劈尖6.牛顿环,二、光的衍射,1.基本概念 衍射定义 光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。衍射条件 障碍物的线度和光的波长可以比拟 衍射的分类 a.菲涅耳衍射：近场、求和、点光源。b.夫琅禾费衍射：远场、积分、平行光。,菲涅尔衍射：半波带理论：圆孔衍射：，平行光：圆屏衍射：k 不大时，几何中心永远有光；k 很大时，直线传播。波带片：奇数 偶数,3.夫琅禾费衍射：单缝衍射：合振幅：光强分布：中央最大值：极小值：次最大：,，,角宽度：线宽度：圆孔衍射：光强分布：，：一阶贝塞尔函数。爱里斑半角宽度：,平面透射光栅强度分布：单缝衍射因子 缝间干涉因子主最大位置：最小值位置：两个主最大之间有N-1个最小值，由N-2个次最大。单缝衍射因子为0时也出现最小值，,光栅方程：垂直入射时：谱线的半角宽度：谱线的缺级：5.X射线衍射 布拉格方程：,三、几何光学,平面反射与折射：（平面反射镜）象视深度 平板玻璃 全反射：临界角 光学纤维：数值孔径 空气中的光纤：棱镜：最小偏向角,符号法则:线段：右为正，左为负。上为正，下为负。角度：顺为正，逆为负。图标均为正。单球面反射成像：,单球面折射成像：,薄透镜：,四、光学仪器,放大本领：放大镜：显微镜：物镜的横向放大率目镜的放大本领望远镜：,3.分辨本领：人眼：显微镜：望远镜：,棱镜光谱仪：光栅光谱仪：,五、光的偏振,五种偏振态自然光：透过理想偏振片后，光强变为原来的一半。线偏振光：部分偏振光：圆偏振光：椭圆偏振光：,马吕斯定律 o光和e光 波片,偏振光的检验 偏 振 片,六、光的吸收、散射和色散,1.光的吸收：朗伯定律，比尔定律。2.光的散射：瑞利定律（天空、太阳、白云）3.光的色散：,光电效应,爱因斯坦的光子假设（1905）光在传播过程中具有波动的特性，而在光和物质相互作用的过程中，光能量是集中在一些叫光量子（光子）的粒子上。产生光电效应的光是光子流，单个光子的能量与频率成正比，即 Eh。爱因斯坦光电效应方程：,七、光的量子性,光子的质量和动量：,八、现代光学基础,1.原子发光机理 玻尔的氢原子模型：,原子发光机理：,2.激 光,定义：由激光器产生的，波长在1mm以下的相干电磁辐射，它由物质的粒子受激发射放大产生，具有良好的单色性、相干性和方向性。含义：光受激辐射放大。“激光”“Laser”“Lihgt amplification by stimulated emission of radiation”.原理：通过辐射的受激发射而实现光放大。,特点：单色性佳：频宽：自然线宽：多普勒宽度：谱线宽度：相干性强：相干长度：lH=c tH。迈克耳孙干涉仪光的时间相干性；杨氏实验光源的空间相干性。方向性好：发散角小亮度高、照度大。,种类：,亦可按激光器工作方式、激励方式及谐振腔 等分。总之，不管怎样分，每一类都包括许多激光器。,按激光器工作物质性质分,考试安排,1.时间：元月2.地点：3.形式：闭卷监考、主考、巡考4.内容：15、7865.题型：填空、选择、简答、作图、计算6.题量、分值：7.复习：全面重点，薄厚薄8.注意：功夫在平时，考前复习不马虎！别留空白题！别交空白卷！考场别作弊！,