《光學(xué)》復(fù)習(xí)課

1、第一章光的干涉,2,一、光的電磁理論,（1）光的電磁理論 E，H,（2）表征波的物理量,（3）均勻介質(zhì)中,3,二、振動(dòng)的疊加,（1）,（2）相干條件,4,三、 兩列單色光波的疊加,（1）兩波在P點(diǎn)相位差,（2）光程和光程差,（3）干涉極大和極小的位置：,（4）條紋間距：,5,相干光的獲得方法：,分波面,分振幅,分振動(dòng)面,6,四、楊氏干涉實(shí)驗(yàn)：,（1）兩波在P點(diǎn)相位差,（2）干涉極大和極小的位置：,（3）條紋間距：,（4）條紋移動(dòng)的研

2、究方法： 固定干涉場(chǎng)中的一個(gè)點(diǎn)P,觀察有多少條紋移過此點(diǎn). 跟蹤干涉場(chǎng)中某級(jí)條紋,看它的移動(dòng)方向以及移動(dòng)的距離.,7,(1)菲涅耳雙面鏡,條紋間距：,五、其他分波面干涉實(shí)驗(yàn)：,8,(2)勞埃德鏡,條紋間距：,駐波：振幅相同而傳播方向相反的兩列簡(jiǎn)諧相干波疊加得到的振動(dòng)。條紋間距：特點(diǎn)：乳膠片與反射面 接觸的地方?jīng)]有感光。,9,,(3)維納駐波實(shí)驗(yàn),光從從空氣垂直入射到反射平面時(shí)

3、，反射光將產(chǎn)生半波損失。,,10,六、干涉條紋的可見度,11,七、菲涅爾公式,八、半波損失,當(dāng)光從折射率小的光疏介質(zhì)向折射率大的光密介質(zhì)表面入射時(shí)，反射過程中反射光有半波損失。,12,九、光源的時(shí)間相干性和空間相干性,,13,十、分振幅：等傾干涉,（1）光程差,（2）干涉極大和極小的位置：,凡入射角相同的就形成同一條紋，即同一干涉條紋上的各點(diǎn)都具有同一的傾角——等傾干涉條紋。,14,（3）點(diǎn)光源的等傾干涉：,（4）面光源的等傾干涉：,光

4、源的大小對(duì)等傾干涉條紋的可見度并無(wú)影響。,15,十一、邁克耳孫干涉儀：,干涉極大和極小的位置：,16,十二、分振幅：等厚干涉,（1）光程差,（2）干涉相長(zhǎng)和相消的位置：,對(duì)應(yīng)于每一直線條紋的薄膜厚度是相等的——等厚干涉條紋。,17,十三、劈尖,18,十四、牛頓環(huán),19,十五．增透膜和增反膜,4,1）實(shí)現(xiàn)增透的條件：,2）實(shí)現(xiàn)增反的條件：,,20,十六、法式干涉儀,21,22,23,24,25,第二章光的衍射,27,惠更斯-菲涅耳原理,

5、惠更斯原理,1、波前上每一點(diǎn)可看成一個(gè)新的次級(jí)波源，發(fā)出次波；,2、下一個(gè)時(shí)刻的波面為所有次波的共同包絡(luò)面；,3、波傳播方向在次波源與次波前和包絡(luò)面的切點(diǎn)的連線方向上。,28,惠更斯-菲涅耳原理,正比于dS的面積,且與傾角因子有關(guān),波面是一個(gè)等相位面,因此各點(diǎn)發(fā)出的所有次波具有相同的 初相位,次波在P點(diǎn)處所引起的振動(dòng)的振幅與r成反比,即假定次波是球面波,次波在P點(diǎn)處的相位,由光程nr決定,29,衍射的分類：,? 菲涅耳衍射,? 夫瑯

6、和費(fèi)衍射,光源—障礙物—接收屏距離為有限遠(yuǎn)。（兩者之一）,光源—障礙物—接收屏距離為無(wú)限遠(yuǎn)。,30,菲涅爾半波帶：,則：,31,菲涅爾半波帶：,k 為奇數(shù)時(shí),k 為偶數(shù)時(shí),32,菲涅爾圓孔衍射,若圓孔的半徑為Rh,則露出的半波帶數(shù)目為,采用平行光照明圓孔,R趨于無(wú)窮,33,菲涅爾圓屏衍射,泊松亮斑,34,波帶片,將偶數(shù)個(gè)或奇數(shù)個(gè)半波帶遮擋住，就形成菲涅耳波帶片。,35,夫瑯和費(fèi)單縫衍射,36,夫瑯和費(fèi)單縫衍射,最小值的位置：,次最大

7、值的位置：,37,,,,,角寬度,線寬度,中心條紋：,兩側(cè)條紋：,夫瑯和費(fèi)單縫衍射,38,夫瑯和費(fèi)圓孔衍射,39,夫瑯和費(fèi)圓孔衍射,最小值的位置：,次最大值的位置：,艾里斑（中央亮斑）的半角寬度：,艾里斑的線半徑：,夫瑯和費(fèi)圓孔衍射,41,透射光柵衍射：現(xiàn)象,N=1,光柵譜線,42,透射光柵衍射：衍射積分,單縫衍射因子,縫間干涉因子,透射光柵衍射：光強(qiáng)分布,衍射極小,干涉主極大,透射光柵衍射：缺級(jí),45,光柵方程,平行光垂直入射時(shí)：,4

8、6,譜線的半角寬,光柵光譜,光柵的分光原理,第三章幾何光學(xué),48,三個(gè)基本實(shí)驗(yàn)定律費(fèi)馬原理物像之間的等光程性,光線、波面、單心光束、物和像等,一 、基本概念和基本規(guī)律,49,二、光在平面界面上的反射和折射,光的平面反射成像（不破壞光束的單心性）,光的平面折射成像（破壞光束的單心性）,50,三、光在球面上的反射和折射,新笛卡爾坐標(biāo)系：,頂點(diǎn)，曲率中心，曲率半徑，主軸，主平面,球面光學(xué)系統(tǒng)：,1、左負(fù)右正，上正下負(fù)；,2、順正，逆

9、負(fù)；（小于90的角）,球面反射物像公式：,n,51,三、光在球面上的反射和折射,球面折射物像公式：,牛頓物像公式：,高斯物像公式：,52,四、近軸物近軸光線球面反射折射成像,球面反射成像：,球面折射成像：,橫向放大率,橫向放大率,如果物是垂直于主軸的線段，則像也是垂直于主軸的線段。條件： (1) 光線必須是近軸的； (2) 物點(diǎn)必須是近軸的。,53,五、薄透鏡,橫向放大率：,——薄透鏡的高斯公式,透鏡的會(huì)聚

10、和發(fā)散性質(zhì),與透鏡的形狀及兩側(cè)的n有關(guān)；,薄透鏡的物像公式：,第四章光學(xué)儀器,放大本領(lǐng)：①放大鏡：②顯微鏡： 物鏡的橫向放大率×目鏡的放大本領(lǐng)③望遠(yuǎn)鏡：,55,,第五章光的偏振,57,光的偏振性,偏振：,波的振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚?duì)稱性,橫波區(qū)別于縱波的一個(gè)最明顯的標(biāo)志。,五種偏振態(tài)：,自然光、部分偏振光、線偏振光（平面偏振光）、橢圓偏振光、圓偏振光,58,線偏振光的獲得,偏振片

11、：利用具有二向色性的晶體。（透振方向）,一般來(lái)說(shuō)反射光和折射光都是部分偏振光。,馬呂斯定律：,界面的反射和折射：,當(dāng)自然光以布儒斯特角入射到界面時(shí)，反射光為線偏振光（只包含s分量），此時(shí)透射光為部分偏振光。,自然光以布儒斯特角入射透明介質(zhì)堆上時(shí)，透射光幾乎是線偏光（p分量）。,布儒斯特定律,59,線偏振光的獲得,尼科耳棱鏡：,沃拉斯頓棱鏡：,60,光通過單軸晶體時(shí)的雙折射,雙折射現(xiàn)象（o光和e光）,光軸、主平面和主截面,o光和e光的相對(duì)

12、光強(qiáng),同一束入射光折射后分成兩束的現(xiàn)象稱為雙折射。,61,光通過單軸晶體時(shí)的雙折射,正晶體,光在晶體中的波面,負(fù)晶體,石英,方解石,62,光通過單軸晶體時(shí)的雙折射,o光和e光的傳播方向,注意：使用晶體惠更斯作圖法作圖時(shí),（2）標(biāo)明每條折射光線的振動(dòng)方向,（3）畫出折射光線傳播方向的箭頭指示,（1）寫明哪條光線是o光、哪條是e光,63,光通過單軸晶體時(shí)的雙折射,e光的主折射率,方解石：,石英：,64,橢圓偏振光和圓偏振光,兩束正交線偏振光

13、的疊加：,頻率相同、振動(dòng)方向垂直、具有一定的相位差、沿同一方向傳播,65,橢圓偏振光和圓偏振光,相位差為0和π時(shí)，疊加后為線偏振光；相位差為π/2和3π/2時(shí)，疊加后為正橢圓偏振光；其他相位差時(shí)，斜橢圓偏振光；(0, π)為右旋， (π, 2π)為左旋；如果0相位差時(shí)，線偏振動(dòng)方向與y軸夾角為θ，那么π與0時(shí)的夾角為2θ,當(dāng)通過一個(gè)偏振片來(lái)觀察時(shí)，情況剛好相反。即將一束光在透振方向及其垂直方向分解，透過光強(qiáng)的大小取決于光在該方向

14、分解的振幅大小。,圓偏振光：,66,橢圓偏振光和圓偏振光的獲得,波片：,由單軸晶體切割成的光軸平行于表面,能使 o 光和 e 光沿同一方向傳播并產(chǎn)生一定相位差的薄片。,67,橢圓偏振光和圓偏振光的獲得,1/4波片：,半波片：,全波片：,線偏振光垂直入射到半波片而透射后，仍為線偏振光。若入射時(shí)振動(dòng)面和晶體主截面之間的夾角為θ，則透射出來(lái)的線偏振光的振動(dòng)面從原來(lái)的方位轉(zhuǎn)過 2θ。,68,橢圓偏振光和圓偏振光的獲得,一個(gè)恰當(dāng)取向的起偏器和一塊

15、波片的串接組合——橢圓偏振器。自然光通過橢圓偏振器后轉(zhuǎn)化為橢圓偏振光。,透振方向與光軸成45度角的一個(gè)起偏器和一個(gè)1/4波片的串接組合——圓偏振器。,偏振態(tài)的檢驗(yàn),69,,,第七章光的量子性,,,光電效應(yīng),康普頓散射,德布羅意波,第八章現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ),產(chǎn)生激光的兩個(gè)必要條件：1、使工作物質(zhì)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)2、光學(xué)諧振腔,,,,,考試題型,選擇題（10題，30分）干涉（3題） 衍射（3題）幾何光學(xué)（2題）偏振（2題）,填空題（4題，