大學物理--波動光學(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 o s2 2 ?? rdn167。 / 三、鍍膜技術 例 白光垂直照射到空氣中厚度為 的肥皂水膜上。肥皂水的折射率為 。分析肥皂水膜 正面 和 背面 各呈什么顏色。 nm380解： ?? knd ????22反射光干涉加強的條件 124???knd?（紫外）（紫色）（紅色）（紅外） nmknmknmknmk289,4404,3674,22022,1????????????正面 n d 背面 反射光干涉減弱的條件 或透射光干涉加強的條件 2)12(22 ?? ????? knd反射光干涉減弱的條件 knd2?? ? （紫外）（綠色）（紅外）nmknmknmk337,3505,21 0 1 1,1?????????? nG1 G2 空氣 二、劈尖 用單色平行光垂直照射兩玻璃片 G1和 G2間的空氣劈尖，形成干涉條紋為平行于劈棱的一系列等厚干涉條紋 . ?① ② 如圖：光從劈尖中空氣入射到玻璃片 G2表面時有半波損失，因此 n??玻璃片 G1 玻璃片 G2 空氣劈尖 2)12(??k?k ),3,2,1( ??k ),2,1,0( ??k明紋 暗紋 ??? 2λ2neδ k條紋位置 ?討論： dk=0,光程差為 22?? ??knd2??劈棱處為暗紋 kd k 級暗紋處劈尖厚度 2)12(??k ???22??knd由 nkdk 2??? kd 1?kdl kk ddd ?? ? 1?nknk22)1( ?? ???n2??d? ??si ndl ???si n2 n?很小， ?? ?? ?si n??si n2 nl ? ??n2? ?? nnl2?? ?二、劈尖 的應用 dL??將微小物體夾在兩薄玻璃片間，形成劈尖，用單色平行光照射。 ?Ld ?由 nl2?? ?nlLd2??有 dL??例：測量鋼球直徑 用波長為 的鈉黃光垂直照射長 L=20mm 的 空氣劈尖，測得條紋間距為 4??求：鋼球直徑 d。 nlLd2??解： 439 8 9?????????m105 5???平整度 由于同一條紋下的空氣薄膜厚度相同，當待測平面上出現（ ）時條紋向左彎曲。 待測平面 ?光學平板玻璃 溝槽 *三、牛頓環 將一塊半徑很大的平凸鏡與一塊平板玻璃疊放在一起，用單色平行光垂直照射，由平凸鏡下表面和平板玻璃上表面兩束反射光干涉，產生牛頓環干涉條紋 . O? R① ② 1n2n3n由于 , 3221 nnnn ??① 、 ②兩束反射光的 光程差附加 項 . 2/?平板玻璃面上反射光有半波損失 , 2)12(??k?k ),3,2,1( ??k ),2,1,0( ??k加強 減弱 ??? 2λe2nδ 21. r 與 e 的關系 222 )( eRRr ???Re k ??22 2 eRer ??2 R er 2 ? Rre22?oR1n2n3nre討論 2. 牛頓環半徑 明環由 k λλRrn ??2222/)2/1( nRkr ??? ),3,2,1( ??k暗環由 212222 λ)k(λRrn ???2/ nkRr ?? ),2,1,0( ??kr=0的地方，是零級暗紋 . 若兩玻璃之間為空氣時， n2=1 114 光的衍射 預習要點 1. 光的衍射具有哪些特點？什么是夫瑯禾費衍射？ 2. 注意領會惠更斯 費涅耳原理的主要內容，以及由此原理處理衍射問題的基本思想 . 3. 什么是費涅耳半波帶法？注意怎樣用此方法分析單縫衍射圖樣的形成 . 4. 單縫衍射明暗紋位置如何確定？其條紋有何特點？ 一、 光的衍射現象 光在傳播過程中遇到障礙物，光波會繞過障礙物繼續傳播，如果波長與障礙物相當，衍射現象最明顯 . 衍射現象的 特點 ： 1. 光的衍射是在一定條件下產生的光偏離直線傳播并且光能在空間不均勻分布的現象 . 2. 光束在什么地方受到限制，衍射圖樣就在什么方向鋪展，且限制愈甚，鋪展愈甚，即衍射效應愈強 . 二、惠更斯 費涅耳原理 惠更斯原理 波在介質中傳播到的各點 ， 都可看成新的子波源 . 惠更斯原理只能解釋波的衍射，不能給出波的強度 . 菲涅耳原理 波傳播到某一點的光強為各個子波在觀察點的 干涉疊加 . 菲涅耳在惠更斯原理基礎上加以補充 ， 提出 子波相干疊加 的概念 . SSd ?r Pne? 波在前進過程中引起前方某點的總振動為面 S上各面元 dS所產生子波在 P點引起分振動的 總和 . Lfo?BA ?Px? 在屏幕上某點 P 距屏幕中心 o 點為 x，對應該點的衍射角為 ?， AB 點兩條光線的光程差為 ?。 Ca用 ? / 2 分割 ?，過等分點作 BC 的平行線，等分點將 AB 等分 將單縫分割成數個半波帶。 半波帶法 Lfo?aBA ?PxC?Lfo?aBA ?PxC?分割成偶數個半波帶， 分割成奇數個半波帶， P 點為暗紋。 P 點為明紋。 Lfo?aBA ?PxC??? ?? si na 22 ?k? )2,1( ??k 減弱 212?）（ ?? k )2,1( ??k加強 二、加強減弱條件 Lfo?aBA ?PxC?三、明紋暗紋位置 ?f tgx ? ，?si nf?afk ?? )2,1( ??k暗紋 afk212?）（ ?? )2,1( ??k明紋 ?x角很小?Lfo?aBA ?PxC?I112233討論 ： 1. 暗紋位置 afx ???1 兩條，對稱分布屏幕中央兩側。 其它各級暗紋也兩條，對稱分布。 afkx ???Lfo?aBA ?PxC?I11223311222. 明紋位置 afx231???兩條，對稱分布屏幕中央兩側。 其它各級明紋也兩條，對稱分布。 afkx212?）（ ???Lfo?aBA ?PxC?I112233 為兩個一級暗紋間距 0l10 2 xl ? af?2? ?相鄰暗紋間距 kk xxx ?? ? 1? afkafk ?? ??? )1( f??20l??相鄰明紋間距 kk xxx ?? ? 1? afkafk2)12(2]1)1(2[ ?? ?????af??20l?除中央明紋以外，衍射條紋平行等距。 ?條紋間距 afx ?? ?1. ?x? ??? af 、??x? ??? af 、?衍射現象明顯。 衍射現象不明顯。 2. 四、討論 2 115 衍射光柵 預習要點 1. 光柵衍射條紋有哪些特點 ? 注意關于光柵衍射條紋形成的分析 . 2. 推導光柵方程 . 3. 什么是衍射光譜 ? 光柵有哪些主要應用 ? 大量等寬等間距的平行狹縫 (或反射面 )構成的光學元件。 一、光柵 衍射光柵 (透射光柵 ) 反射光柵 從工作原理分 (閃耀光柵 ) 二、衍射光柵 ?機制光柵 ?全息光柵 在玻璃片上刻劃出一系列平行等距的劃痕刻過的地方不透光，未刻地方透光。 通過全息照相，將激