大学物理振动波动与光学.ppt

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1、普通物理B 总 复 习,题目类型：填空题 选择题 计算题,考试时间:地点：,第五篇波动光学,了解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。能分析确定杨氏双缝干涉条纹和薄膜等厚干涉条纹的位置。了解惠更斯菲涅耳原理。掌握分析单缝夫琅和费衍射暗纹分布规律的办法。理解光栅衍射公式。了解光栅衍射谱线的特征。理解自然光和线偏振光。理解普鲁斯特定律及马吕斯定律。了解线偏振光的获得方法和检验方法。,一、重要概念,二、干涉加强和减弱的条件,(k=0,1,2,3),分波阵面法；分振幅法,干涉增强和减弱时光强为多少？,分振幅干涉,干涉,分波面干涉,杨式双缝干涉,光程差,干涉条纹各级中心位置,相邻两明

2、纹（或暗纹）中心间的距离:,会分析条纹变化情况！,能确定各级条纹中心的位置,分振幅干涉,干涉,分波面干涉,杨式双缝干涉,洛埃镜实验,等倾干涉平行薄膜干涉,会分析有没有半波损失！,干涉装置、图案,劈尖干涉,会分析劈尖角度与条纹间距变化情况！,明、暗条纹的位置：,光程差,明、暗条纹的间距：,明条纹or暗条纹！,能确定明暗条纹的位置！,牛顿环干涉,中心为零级暗纹！,会分析透镜抬高后，条纹如何变化！,例题,光程差,能确定明暗条纹的位置！中心？级次？,衍射,夫琅禾费衍射,中央明纹角宽度,第 级明纹,会分析（1）asin中有几个半波带（2）缝宽对条纹宽度的影响！（3）波长对条纹宽度的影响！,光栅衍射,图像

3、,线宽度,线宽度,了解惠更斯菲涅耳原理，理解菲涅耳半波带法,会确定明/暗条纹的位置（1）从衍射角asin（2）屏上位置,光栅衍射,光栅方程,理解！,掌握！,（单缝衍射+多缝干涉）,极小,在两个相邻的主极大之间有N-1个极小，有N-2个次极大,例题,偏 振,干涉衍射证明光是波，偏振证明光是什么？,自然光,偏振光,线偏振光,圆偏振光,椭圆偏振光,部分偏振光,光,要理解这些概念，理解两个定律！,了解线偏振光的获得方法和检验方法。,例题,第四篇振动与波,掌握描述简谐振动和简谐波动各物理量的意义及各量的相互关系。掌握旋转矢量法，并能用以分析有关问题。掌握简谐振动的基本特征。能根据给定的初始条件建立一维谐

4、振动的运动方程，并理解其物理意义。理解两个同方向、同频率谐振动的合成规律，以及合振动振幅极大和极小的条件。理解机械波产生的条件。掌握根据已知质点的谐振动方程建立平面简谐波的波动方程的方法，以及波动方程的物理意义。理解波形曲线。理解惠更斯原理和波的叠加原理。掌握波的相干条件。能用相位差或波程差的概念分析合确定相干波叠加后振幅加强合减弱的条件。,振动复习,简谐振动,（运动方程）,(动力学方程),表达式,振动三要素的物理意义？如何求？,振幅A：,圆频率：,初相位：,微分方程,（一）振动基本知识,掌握！,同方向同频率的简谐振动的合成规律,什么时候振动极大？极大值为多少？什么时候振动极小？极小值为多少？

5、,（一）振动基本知识,三、波动方程,原点o 处质元的振动方程,任意点P 点处质元的振动方程波动方程,求解波动方程是重点！,一、机械波产生的条件（波源、弹性介质）,（一）波动基本知识,（一）波动基本知识,t1时刻x1处质元的振动相位在t1+t 时刻传至x1+x 处，相位的传播速度为u,波动方程的物理意义：,波的干涉,波源,在P点处各自振动方程,波程差,波程差引起相位差,初相位差,相干波叠加后,会分析什么时候加强？什么时候减弱！,波的相干,相位表示法：,波程差表示法：,两波源的初相位相同，即2=1,1.简谐振动的旋转矢量表示法,熟练使用！,2.根据初始条件建立振动方程；根据振动方程写出各个物理量,

6、（三）振动与波动的应用,3.已知质点的振动方程求波动方程,画波形曲线。,4.已知波形曲线，求振动方程！,例,例,振动曲线（初始条件）,三要素,各位加油！,1116用波长为589nm的钠黄光观察牛顿环。在透镜与平板接触良好的情况下，测得第20个暗环的直径为0.687cm，当透镜向上移动5104cm时，同一级暗环的直径变为多少？,42、一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现5条明纹若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第_级和第_级谱线,一,三,17、在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅每个透光缝

7、宽度a和相邻两缝间不透光部分宽度b的关系为(A)a=b/2(B)a=b(C)a=2b(D)a=3 b,63、将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为，一束光强为I0的线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成30角(1)求透过每个偏振片后的光束强度；(2)若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度,(2)原入射光束换为自然光，则,I1I0/2,I2I1cos260I0/8,解：(1)透过第一个偏振片的光强I1，,I1I0 cos2303 I0/4,透过第二个偏振片后的光强I2，,I2I1cos2603I0/16,64、一

8、束光强为I0的自然光垂直入射在三个叠在一起的偏振片P1、P2、P3上，已知P1与P3的偏振化方相互垂直(1)求P2与P3的偏振化方向之间夹角为多大时，穿过第三个偏振片的透射光强为I0/8；(2)若以入射光方向为轴转动P2，当P2转过多大角度时，穿过第三个偏振片的透射光强由原来的I0/8单调减小到I0/16？此时P2、P1的偏振化方向之间的夹角多大？,解：,(1)透过P1的光强,I1I0/2,I2I1 cos2=(I0 cos2)/2,透过P3后的光强为,由题意可知I3I0/8，则,45,(2)转动P2，若使I3I0/16,则P1与P2偏振化方向的夹角为,22.5,P2转过的角度为(4522.5

9、)22.5,5、一质点作简谐振动，周期为T质点由平衡位置向x轴正方向运动时，由平衡位置到二分之一最大位移这段路程所需要的时间为(A)T/4.(B)T/6(C)T/8(D)T/12,两种方法：1.初始条件法2.旋转矢量法,9-10,补充知识：,利用旋转矢量法作 x-t 图:,解：方法一,t=2 s=T/2。则t=0时波形比题图中的波形倒退/2，如图。,此时y0=0，且朝y 轴负方向运动，,原点O的振动方程为,解：若以此时为计时零点，以O点作为坐标原点，则,波动方程为,若以2s前为计时零点，显然有,以2s前为计时零点波动方程为,当 时，,已知波形曲线求振动方程（一般解法）,x=0处质点的振动方程为,(3)t=1s 时的波形表达式为,t=1 s时刻的波形曲线为,