《光学复习讲解》PPT课件.ppt

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1、1,光学复习,2,14-6 迈克耳逊干涉仪,14-4 薄膜干涉,14-3 光程和光程差,14-2 杨氏双缝干涉实验,14-1 光源 光的相干性,14-5 劈尖 牛顿环,第十四章 光的干涉,3,原子发出的有限长波列。,普通光源发出的光是由构成光源的大量原子或分子运动状态改变时发出的。,获得相干光的两种方法：,分波阵面法,分振幅法,4,5,初相相同的两相干波叠加后加强与减弱的条件为：,条纹间距,6,折射率与几何路程的乘积 nr 称为光程。,两相干光波在不同介质中传播时，光程差=n2 r2-n1 r1,理想的薄透镜不会引起附加光程差。,14-3 光程和光程差,7,一.平行平面薄膜产生的干涉,一厚度为

2、 e 的平行平面薄膜，折射率为 n，置于折射率为 n 的介质中。从面光源S发出光线1，以入射角 i 入射,14-4 薄膜干涉,光线 2 和光线 3 的光程差为:,8,当光垂直入射，即 i=0，,P 点出现明暗纹的条件为,?注意这一项,二.等倾干涉条纹,9,增透膜 利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉条件来减少反射，从而使透射增强。,增反膜 利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长干涉，使反射光因干涉而加强。,（平行平面薄膜干涉的应用）,三.增透膜和增反膜,10,空气：,14-5 劈尖 牛顿环,在厚度 e 处出现明、暗纹的条件为,对应于各级明、暗纹的厚度分别为,11,设 l 表示两相邻的

3、明纹或暗纹之间距离，为劈尖夹角，根据有如下关系式,对于空气：n1，厚度差为/2,得到两相邻明条纹之间的距离为,12,明环,暗环,明环,暗环,或,设薄膜折射率为 n，则在有半波损失时的光程差,13,平移距离 d 与条纹移动数N 的关系满足：,一、迈克尔逊干涉仪,相干长度,二、光源的非单色性对干涉条纹的影响（光场的时间相干性）,14,15-5 晶体对X-射线的衍射,15-4 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领,15-3 光栅衍射,15-2 单缝夫琅禾费衍射,15-1 光的衍射现象 惠更斯菲涅耳原理,第十五章 光的衍射,15,15-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理,菲涅耳衍射 光源和光屏或者两者之一离

4、障碍物的距离为有限远时产生的衍射。,夫琅禾费衍射 光源和屏离障碍物的距离均为无限远时所产生的衍射。,惠更斯原理-波在媒质中传播到的各点，都可看成新的子波源。,菲涅耳原理-波传播到某一点的光强为各个子波在观察点的干涉叠加。,16,17,两第一级暗纹的间距为中央明纹宽度，其半角宽度为,中央明纹的线宽度为,其它明纹宽度,18,光栅常数:,由大量等宽、等间距的平行狭缝所构成的光学元件称为光栅。,19,20,两相邻缝对应点发出的沿 角方向的平行光经透镜后会聚于一点，光程差为,任意两缝上对应点发出的光线到该点光程差是入射波长的整数倍，相互加强，形成明条纹，此处光强有最大值，称为主最大。,21,缺级现象：,

5、如果 的值满足光栅方程的明纹条件，又满足单缝衍射的暗纹条件，该明纹将不出现，这一现象称为缺级，即,所缺级的级次 k 为,22,斜入射时的光栅方程,明纹条件：,23,艾里斑所对应的角半径 1 满足,艾里斑的半径为,d 是圆孔直径,24,最小分辨角,分辨本领,在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，称为最小分辨角 0，等于爱里斑的半角宽度。,最小分辨角的倒数 称为光学仪器的分辨率（分辨本领）,25,一、X射线,其特点是：1.在电磁场中不发生偏转；2.穿透力强；3.波长较短的电磁波，为0.001nm10nm。,1895年伦琴发现，高速电子撞击某些固体时，会产生一种看不见的射线，这就是X射线或伦琴

6、射线。,26,反射加强的条件：,布拉格公式,与 x 射线衍射相类似，在显示实物粒子射线束的波动性实验中，也采用布拉格方法来论证有关现象。,二、布拉格公式,27,第十六章 光的偏振,161 自然光和偏振光 162 起偏和检偏 马吕斯定律 163 反射和折射时光的偏振 164 光的双折射*165 偏振光的干涉*166 人为双折射现象和旋光现象,28,16-1 自然光和偏振光,29,特别提起注意：上式中的 I1 是偏振光的强度，不要理解成自然光的强度。,16-2 起偏和检偏 马吕斯定律,30,(垂直于入射面),163 反射光和折射光的偏振,31,反射光与折射光的性质小结,i=i0 时,i i0 时，

7、反射光、折射光都是部分偏振光。反射光中垂直于入射面的成分较多。,为完全偏振光，振动面与入射面垂直；反射光线与折射光线垂直；反射光线只占入射光垂直振动的一小部分。,反射光,折射光,为不完全偏振光（部分偏振光）；含入射光中全部平行振动和部分垂直振动；要变成完全偏振光，用玻璃堆。,32,当一束光折射进入各向异性的媒质（如方解石晶体）时，分裂为两束光线，这样的现象称为双折射现象。所分裂的两束光线，其中一束遵从正常的折射定律（n是常量），称之为寻常光，用o表示，简称o光。另外一束不遵从正常的折射定律（n不是常量，与入射角有关），称之为非常光，用e表示，简称e光。经发现：,寻常光（o光）和非常光（e光）都是线偏振光o光的振动方向垂直于其主平面；e光的振动方向包含在其主平面内。,164 光的双折射,33,线偏振光射向波片后，分成 o 光、e 光，相应的相位差为,波片（波晶片）,波片是厚度均匀，光轴与表面平行的晶体薄片。,1/4波片：能使 o 光、e 光出射时产生(2k+1)/2 的相位差的波片。,1/2 波片：能使线偏振光出射时的两束线偏振光产生(2k+1)的相位差，这样的波片称为1/2 波片。,