大学物理课件-波动光学.ppt

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1、物理教研室 陈亮,波动光学,物理教研室 陈亮,杨氏双缝干涉、薄膜干涉夫琅和费单缝衍射、光栅衍射偏振、旋光半波损失、光程、自然光、偏振光,本章要点,物理教研室 陈亮,11.1 光的干涉 光是一种电磁波,光矢量 用 矢量表示光矢量,它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用.,电磁波是横波,物理教研室 陈亮,相干光,普通光源发光特点：1、原子发光是断续的2、振动方向不同3、振动频率不同,普通光源的发光机制,物理教研室 陈亮,杨氏双缝干涉实验,物理教研室 陈亮,明暗条纹的位置,条纹位置与波长的关系：,物理教研室 陈亮,条纹间距（宽度）：,单色光各级明、暗条纹宽度相同，不同波长的光条纹宽度不同。,条纹亮度

2、：,各级明条纹亮度相同。,物理教研室 陈亮,洛埃镜实验,P,M,半波损失：光从光疏媒质（n较小）射向光密媒质（n较大）时，反射光的相位较之入射光的相位跃变了，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失。折射光没有半波损失。,物理教研室 陈亮,光程,同一束光在不同的介质中频率不变。,物理教研室 陈亮,光程：nr光程差：=n2r2-n1r1本质：把光在媒质中的传播折算成在真空中的传播。相干光产生明、暗条纹的条件：,例1：例11-1,物理教研室 陈亮,薄膜干涉,当 时,物理教研室 陈亮,例2：例11-2,增透膜,物理教研室 陈亮,11.2 光的衍射衍射现象：只有当波长与障碍物的线度

3、可比拟 时，才能观察到明显的衍射现象。惠更斯-菲涅尔原理 子波干涉夫琅和费单缝衍射：光源、单缝、屏幕距离无穷远缝宽a、波长、焦距f、衍射角,物理教研室 陈亮,对称轴上为中央明条纹P点的干涉结果由A、B的光程差BC=aSin决定,物理教研室 陈亮,AB分割为两个半波带：,半波带法,半波带：BC上半个波长在AB上对应的部分。,AB分割为三个半波带：,剩下一个半波带无法抵消，所以P点为明条纹。,对应点的光程差为/2，所以互相抵消，P点为暗条纹。,物理教研室 陈亮,单缝衍射明、暗条纹的条件：,各级明条纹亮度,物理教研室 陈亮,光栅衍射,由许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件.,物理教研室 陈

4、亮,狭缝宽度：a 刻痕宽度：b 光栅常数：d=a+b光栅衍射=单缝衍涉+多缝干涉光栅公式（明条纹）（a+b）Sin=k(k=0，1，2，3)缺级现象 单缝衍射为暗条纹时，即aSin=k时，干涉出现缺级。即（a+b）/a为整数时，发生缺级。光栅衍射光谱例3：例11-4,物理教研室 陈亮,机械横波与纵波的区别,机械波穿过狭缝,11.3 光的偏振,物理教研室 陈亮,自然光 偏振光,自然光：一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫自然光。,自然光以两互相垂直的、互为独立的、振幅相等的光振动表示,并各具有一半的振动能量。,各光矢量间无固定的相位关系。,

5、二互相垂直方向是任选的。,物理教研室 陈亮,完全偏振光（线偏振光）：,部分偏振光：某一方向的光振动比与之垂直方向上的 光振动占优势的光为部分偏振光。,光振动只沿某一固定方向的光。,物理教研室 陈亮,偏振片 起偏与检偏,二向色性:某些物质能吸收某一方向的光振动,而只让与这个方向垂直的光振动通过。,偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。,偏振化方向：偏振片中能让光振动通过的某一 特定方向。,物理教研室 陈亮,检 偏,物理教研室 陈亮,马吕斯定律,物理教研室 陈亮,例4 有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器.当它们偏振化方向间的夹角为 时,一束单色自然光穿过它们,出射光强为;当它们偏振化方向间

6、的夹角为 时,另一束单色自然光穿过它们,出射光强为,且.求两束单色自然光的强度之比.,解：设两束单色自然光的强度分别为 和.,经过起偏器后光强分别为 和.,经过检偏器后,物理教研室 陈亮,立体电影原理,物理教研室 陈亮,物理教研室 陈亮,物理教研室 陈亮,旋光现象振动面发生旋转迎着出射光观察：右旋：顺时针 左旋：逆时针对旋光物质：=dd：单位为分米：旋光率对旋光溶液：=cdc:浓度 单位为克/厘米3：比旋率（度）与物质性质、光波波长及溶液温度有关旋光计,物理教研室 陈亮,11.4 光的吸收朗伯定律：吸收系数朗伯-比尔定律对溶液：,物理教研室 陈亮,令透射比 吸收度 消光系数 比色计 分光光度计

7、 光谱分析,物理教研室 陈亮,干涉：杨氏双缝干涉 薄膜干涉、半波损失、光程 衍射：夫琅和费单缝衍射 光栅公式、半波带、缺级、色散 偏振：马吕斯定律、自然光、偏振光 旋光：左旋、右旋、比旋率 吸收：朗伯-比尔定律、吸收度,本章小结,物理教研室 陈亮,11-2、11-11,物理教研室 陈亮,电 磁 波,物理教研室 陈亮,400450500550600650760nm 紫 蓝 绿 黄 橙 红,可 见 光 谱,物理教研室 陈亮,条纹位置与波长的关系：,物理教研室 陈亮,物理教研室 陈亮,光的衍射现象,物理教研室 陈亮,菲涅尔衍射和夫琅和费衍射,物理教研室 陈亮,单缝衍射各级条纹亮度,物理教研室 陈亮,入射光为白光时，不同，不同，按波长分开形成彩色光谱.,白光的衍射光谱,称为色散现象,物理教研室 陈亮,光 谱 分 析,由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量,物理教研室 陈亮,按光谱结构分,光 谱 分 类,物理教研室 陈亮,