【正文】 程 光程差 ?： 兩光線的光程之差 例 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1331頁 三 . 干涉極大、極小條件 （用光程差表示） π2 ,k???? )π12( ,k ???? ?...,k 3210?...,k 3210?1 干涉極大條件 2 干涉極小條件 ??????2 ,22????? k...,k 3210? ,2)12( ?????? k...,k 3210?波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1332頁 用折射率 n = 的很薄的云母片覆蓋在雙縫實(shí)驗(yàn)中的一條縫上 ， 這時(shí)屏上的第 七 級(jí)亮條紋移到原來的 零 級(jí)亮條紋的位置上 。 1, 2 ,k ? … （沒有零級(jí)暗條紋） 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1320頁 (1) 屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間距為 dDx ??? 一系列平行的明暗相間條紋 (4) 當(dāng)用白光作為光源時(shí)，在零級(jí)白色中央條紋兩邊對(duì)稱地排列著幾條彩色條紋 討論 (2) 已知 d , D 及 Δx,可測(cè) ? (3) Δx 正比 ? , D 。 (1) 光 相干疊加現(xiàn)象 (2) 相干條件 )( 21 ?? ? 恒定 21 ???21 EE?? 不垂直① ② ③ 頻率相同 、 相位差恒定 、 光矢量振動(dòng)方向平行 2122212 2 EEEEE P ?? ????波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1314頁 光源 光波的疊加 一 . 光源 (1) 熱輻射 (2) 電致發(fā)光 (3) 光致發(fā)光 (4) 化學(xué)發(fā)光 能級(jí)躍遷 波列 波列長(zhǎng) L = ? c 自發(fā)輻射 非相干 (不同原子發(fā)的光 ) 非相干 (同一原子先后發(fā)的光 ) . . (5) 同步輻射光源 (6) 激光光源 受激輻射 自發(fā)輻射 E2 E1 ? ? h/EE 12 ???波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1311頁 3. 光譜 （ 1） 單色光 僅含單一頻率的光（理想）。 主要內(nèi)容 主要內(nèi)容 光的直線傳播定律 光的獨(dú)立傳播定律 光的反射、折射定律 光的干涉 光的衍射 光的偏振 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 133頁 光的微粒說和波動(dòng)說 1668年英國(guó)科學(xué)家牛頓 （ Newton） 提出光的 微粒說 ， 1678年荷蘭物理學(xué)家惠更斯 （ Huygens） 提出光的 波動(dòng)說 。兩種學(xué)說的爭(zhēng)論持續(xù)了幾個(gè)世紀(jì)，起初微粒說占優(yōu)，到 19世紀(jì)初，人們對(duì)光本質(zhì)的認(rèn)識(shí)逐漸趨向于波動(dòng)說。 （ 2） 復(fù)色光 含有多種頻率的光。 1 2 r1 r2 反比 d 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1321頁 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1322頁 D條紋間距 Δx與 d 的關(guān)系 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1323頁 影響條紋的因素： 要使 Δx能夠用人眼分辨，必須使 D足夠大， d 足夠小，否則干涉條紋密集，以致無法分辨。 如果入射光波長(zhǎng)為 550 nm 解 設(shè)云母片厚度為 d 。 要使照像機(jī)對(duì)此波長(zhǎng)反射小 ， 可在照像機(jī)鏡頭上鍍一層氟化鎂 MgF2薄膜 ， 已知氟化鎂的折射率 n1=， 玻璃的折射率n2=。 2 ?1 ?3 ? 3 39。 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1355頁 167。 惠更斯 — 菲涅耳原理 一 . 光的衍射現(xiàn)象 1. 現(xiàn)象 衍射屏 觀察屏 2. 定義 光在傳播過程中繞過障礙物的邊緣而偏離直線傳播的現(xiàn)象 衍射現(xiàn)象是否明顯取決于 障礙物 線度與波長(zhǎng)的對(duì)比，波長(zhǎng)越大， 障礙物 越小，衍射越明顯。 說明 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1367頁 167。 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1374頁 (2) si n ( 2 1 ) 2ak ?? ? ? ? ?aa???于 是 一 定 時(shí) ， 越 小 ， 則 越 大 ， 則 條 紋 間 隔 越 大 ， 衍 射現(xiàn) 象 越 顯 著 ； 反 之 ， 越 大 ， 則 越 小 ， 衍 射 現(xiàn) 象 將 消 失 。039。0 1 .2 2 2 .7 1 0 1ra dd?? ?? ? ? ?人眼的分辨率 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1385頁 Dδ?? ?眼睛的最小分辨角為 cm 120?d設(shè)人離車的距離為 S 時(shí) ， 恰能分辨這兩盞燈。 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1393頁 在光柵衍射中，相鄰兩主極大之間還分布著一些暗條紋。)s i n( s i n ka ?????? kd ??? )s i n( s i n最多明條紋數(shù) )2π2π( ??? ??????? ??? )s i n2π( s i nm ax ??dk?????? ??? )s i n2π ( s i n m ax ?? dk1m a xm a x ???? ?? kkNAB? ?θasin ?sinap 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1397頁 當(dāng) ? = 90o 時(shí) 當(dāng) ? = 90o 時(shí) 一束波長(zhǎng)為 480 nm 的單色平行光，照射在每毫米內(nèi)有 600條刻痕的平面透射光柵上。 線偏振光 自然光 正常情況 帶偏振眼鏡看到的情況 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13101頁 整 體 結(jié) 構(gòu) 光的偏振 光的偏振狀態(tài) 自然光 部分偏振光 偏振光的獲得 偏振片 線偏振光 反射起偏 折射起偏 雙折射 馬呂斯定律 布儒斯特定律 玻璃片堆 o、 e光 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13102頁 一 . 線偏振光 (平面偏振光 ) 面對(duì)光的傳播方向觀察 線偏振光可沿兩個(gè)相互垂直的方向分解 αEE x c o s?(光振動(dòng)平行板面 ) (光振動(dòng)垂直板面 ) 線偏振光的表示法 ?? ? ? ? ?αEE y s in? xEyE E?α波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13103頁 二 . 自然光 面對(duì)光的傳播方向觀察 自然光可用兩個(gè)相互獨(dú)立 、 沒有固定相位關(guān)系 、 等振幅且振動(dòng)方向相互垂直的線偏振光表示 。 EE ?E ? c o s39。讓自然光垂直入射后 ,下列兩種情況下： 01 21 II ?(1) 無吸收時(shí)，有 ?60c o s21 202 II ? 1 2 160c o s21 202 ??? ?II(1) 兩偏振片對(duì)光振動(dòng)平行于其偏振化方向的光線均無吸收 **例 求 解 (2) 有吸收時(shí)，有 %)101(81 202 ?????II(2) 兩偏振片對(duì)光振動(dòng)平行于其偏振化方向的光線分別吸收了 10% 的能量 透射光的光強(qiáng)與入射光的光強(qiáng)之比是多大？ 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13114頁 167。 光軸在入射面時(shí) ,o 光 主平面和 e 光 主平面重合 ,此時(shí) o 光 振動(dòng)和 e 光振動(dòng)相互垂直。 (o光振動(dòng)垂直 o 光主平面 ) (e 光振動(dòng)在 e 光主平面內(nèi) ) 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13120頁 5. 正晶體 、 負(fù)晶體 光軸 o 光 : oo v? e 光 : eve ?to?v to?vte?v光軸 ?????????? ??????( o 光 主折射率 ) ( e 光 主折射率 ) 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13121頁 正晶體 光軸 ? eo nn ?eo vv ?光軸 ? 負(fù)晶體 eo nn ?eo vv ?to?v te?vovev evov( 垂直光軸截面 ) ( 垂直光軸截面 ) ( 平行光軸截面 ) ( 平行光軸截面 ) 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13122頁 o光 二 . 單軸晶體中的波面 ( 惠更斯作圖法 (vevo) ) 方解石 光軸 2. 光軸平行入射面，自然光垂直入射負(fù)晶體中 方解石 光軸 1. 光軸平行入射面 ， 自然光斜入射負(fù)晶體中 ???????B39。 今有一塊玻璃浸入水中 ， 若光由玻璃面反射也成為完全偏振光 ， n2 =(水 )， n3 =(玻璃 ) 例 求 水面與玻璃面之間的夾角 ? 解 由幾何條件得 ???? 12 ii空氣 水 12 ii ???12 t a nnni ?1211 t a n1)2 t a n ( nnii ????65361 ???i水 玻璃 232 t a n nni ? 62482 ???i0311 12 ?????? ii波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13117頁 167。 2 ?II ?α?c o s39。 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13104頁 部分偏振光的表示法 平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng) 垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng) ? ?四 . 偏振度 部分偏振光可看成是自然光和線偏振光的混合 ,設(shè)部分偏振光的強(qiáng)度為 Ii ,其中自然光強(qiáng)度為 In ， 線偏振光的強(qiáng)度為 Ip ,則有 npptpIIIIIp???0?p1?p10 ?? p線偏振光 部分偏振光 自然光 偏振度 pni III ??? ?? ?波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13105頁 圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射 0 D?? ?愛里斑的半角寬度 愛里斑的（線）半徑 Dffr ????最小分辨角 0 Dδ ??? ??瑞利判據(jù) 上堂課主要內(nèi)容 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13106頁 光柵方程 ?? kd ??si n最高級(jí)次 ??? bak m a x缺級(jí)條件 adkk ??? ?,3,2,1??k斜入射的光柵方程 ??? kd ??? )s i n( s i n波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13107頁 自然光的表示法 ? ??部分偏振光的表示法 平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng) 垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng) ? ? ? ?? ?(光振動(dòng)平行板面 ) (光振動(dòng)垂直板面 ) 線偏振光的表示法 ? ? ? ? ?波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 13108頁 167。 (1) 斜入射級(jí)次分布不對(duì)稱 (3) 垂直入射和斜入射相比， 完整級(jí)次數(shù)不變。 ( 0 , , 2 )k N N?取 不 等 于 的 整 數(shù)( ) sin kab N ?? ?? ? ? (N1) 在相鄰暗條紋之間必定有明紋，稱為次明紋或次極大。 例 人在離汽車多遠(yuǎn)的地方，眼睛恰能分辨這兩盞燈？ 求 解 d =120 cm S 由題意有 mm ?D nm 550???δ 觀察者 波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1386頁 一 . 衍射光柵 1. 光柵 反射光柵 透射光柵 2 . 光柵常數(shù) d bad ??— 大量等寬等間距的平行狹縫 (或反射面 )構(gòu)成的光學(xué)元件 光柵寬度為 l ， 每毫米縫數(shù)為 m ，則 總縫數(shù) lmN ??167。（ 1 ） 如 果 的 紅 光 的 第 一 級(jí) 暗 條 紋 出 現(xiàn) 在 衍 射 角的 位 置 上 ， 則 單 縫 的 寬 度 是 多 少 ？（ 2 ） 若 的 第 一 級(jí) 明 條 紋 的 中 心 也 出 現(xiàn) 在 的 位 置 上 ，則：波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ) 西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院物理系 第 1380頁 求 ?k????kθφa ??? )s i ns i n(θakφ s i ns i n ??? ?