大学物理1(波动光学知识点总结).ppt
大学物理波动光学一PPT课件
超快光谱技术
介绍超快光谱技术的原理、方法及应 用,如泵浦-探测技术、时间分辨光谱 技术等。
超短脉冲激光技术
详细介绍超短脉冲激光技术的原理、 实现方法及应用领域,如飞秒激光技 术、阿秒激光技术等。
未来光学技术挑战和机遇
光学技术的挑战
阐述当前光学技术面临 的挑战,如光学器件的 微型化、集成化、高性 能化等。
大学物理波动光学一 PPT课件
目录
• 波动光学基本概念与原理 • 干涉原理及应用 • 衍射原理及应用 • 偏振现象与物质性质研究 • 现代光学技术进展与挑战
01
波动光学基本概念与原理
光波性质及描述方法
光波是一种电磁波,具有波动性 质,可以用振幅、频率、波长等
物理量来描述。
光波在真空中的传播速度最快, 且在不同介质中传播速度不同。
01
02
03
04
摄影
利用偏振滤镜消除反射光和散 射光,提高照片清晰度和色彩
饱和度。
液晶显示
利用液晶分子的旋光性控制偏 振光的透射和反射,实现图像
显示。
光学仪器
如偏振光显微镜、偏振光谱仪 等,利用偏振光的特性进行物
质分析和检测。
其他领域
如生物医学、材料科学、环境 科学等,利用偏振光的特性进
行研究和应用。
01
牛顿环实验装置与步骤
介绍牛顿环实验的基本装置和操作步骤,包括凸透镜、平面镜、光源等
。
02
牛顿环测量光学表面反射相移
阐述如何通过牛顿环实验测量光学表面反射相移的原理和方法。
03
等厚干涉原理及应用
探讨等厚干涉的基本原理,以及其在光学测量和光学器件设计中的应用
。
多光束干涉及其应用
大学物理1(波动光学知识点总结).ppt
差 =__________。若已知 λ = 5000Å,n = 1.5,A 点恰为
第四级明纹中心,则 e = ________ Å 。
S1 •
e
n
2 (n 1)e
A
e 40000 A
S2 •
6、用波长为5000Å的平行单色光垂直照射在一透射光栅上,在
分光计上测得第一级光谱线的衍射角为 30。则该光栅
最大值是最小值的5倍,那么入射光中自然光与线偏振
光的比值是:
A )1/2 C )1/3
B) 1/5 D) 2/3
( I0 I) / I0 5
2
2
I0 1 I 2
[例1]一束波长为 550 nm的平行光以 30º角入射到相距为
d =1.00×10 – 3 mm 的双缝上,双缝与屏幕 E 的间距为
D=0.10m。在缝 S2上放一折射率为1.5的玻璃片,这时双缝 的中垂线上O 点处出现第8 级明条纹。求:1)此玻璃片的
厚度。2)此时零级明条纹的位置。
E
解:1)入射光到达双缝时已有光程差: S1
1 d sin30
经双缝后,又产生附加光程差:
30
1
o
2 (n 1)e
S2
D
两束光在点O处相聚时的光程差为:
C)数目增加,间距变小。
D)数目减少,间距不变。
L
2、一束波长为 的单色光由空气入射到折射率为 n 的透明介
质上,要使反射光得到干涉加强,则膜的最小厚度为:
A) / 4
1 23
en
B) /(4n) C) / 2 D) /(2n)
2ne k k 0, e
2
4n
3、在单缝的夫琅和费衍射实验中,把单缝垂直透镜光轴稍微 向上平移时,屏上的衍射图样将
大学物理波动光学课件
麦克斯韦电磁理论:19 世纪中叶,英国物理学 家麦克斯韦建立了电磁 理论,揭示了光是一种 电磁波,为波动光学提 供了更加深入的理论根 据。
在这些重要人物和理论 的推动下,波动光学逐 渐发展成为物理学的一 个重要分支,并在现代 光学、光电子学等领域 中发挥了重要作用。
02 光的干涉
干涉的定义与分类
定义 分类 分波前干涉 分振幅干涉
干涉是指两个或多个相干光波在空间某一点叠加产生加强或减 弱的现象。
根据光源的性质,干涉可分为两类,分别是ห้องสมุดไป่ตู้波前干涉和分振 幅干涉。
波前上不同部位发出的子波在空间某点相遇叠加产生的干涉。 如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜等
。
一束光的振幅分成两部分(或以上)在空间某点相遇时产生的 干涉。例如薄膜干涉、等倾干涉、等厚干涉以及迈克耳孙干涉
波动光学与几何光学的比较
几何光学
几何光学是研究光线在介质中传播的光学分支,它主要关注 光线的方向、成像等,基于光的直线传播和反射、折射定律 。
波动光学与几何光学的区分
波动光学更加关注光的波动性质,如光的干涉、衍射等现象 ,而几何光学则更加关注光线传播的几何特性。两者在研究 对象和方法上存在差异,但彼此相互补充,构成了光学的完 整体系。
VS
马吕斯定律
当一束光线通过两个偏振片时,只有当两 个偏振片的透振方向夹角为特定值时,光 线才能通过。这就是马吕斯定律,它描述 了光线通过偏振片时的透射情况。这两个 定律在光学和物理学中都有着广泛的应用 。
THANKS
感谢观看
分类
根据障碍物的大小和光波波长的相对 关系,衍射可分为菲涅尔衍射和夫琅 禾费衍射。
单缝衍射与双缝衍射
单缝衍射
波动光学总结 PPT课件
1
2……) A A1 A2
加强
(2k 1)
A A1 A2 减弱
2
干涉的一般研究方法:
1)找出相干光; 2)计算相干光的光程差;
注意:半波损失问题! 3)明暗纹条件; 4)分析条纹特点
(一) 双缝干涉 单色光入射
r1
· p x x
d
r2
x
o x0
x
I
D
d sin k k 0,1, 2L
碍物传播的现象。 惠-菲原理:波阵面上各点都可看成发射子波的波
源,衍射时波场中各点的强度由各子波
在该点的相干叠加决定
分类:
衍射屏
*S
a
观察屏
衍射屏 L
S
*
观察屏 L
(一).夫琅禾费衍射:半波带法
中央明纹 asin 0
缝平面 透镜L
观察屏
பைடு நூலகம்
暗纹条件 a sin 2k ,k 1,2,3… 明纹条件 2
yy((xx,,tt))AAcocso[wst( kt
(x
kxx0)
波函数的求解:
0 )0]
u
T
2
T
k 2
u
●●选确定定参参考考点点x的0 振动方程 ● 写出△t时刻后某点的振动方程
注意: 振动曲线和波动曲线的区别
(二)机械波物理机制:
物体的弹性形变: 线变; 切变; 体变
1 平面波波动方程:
条纹分布特点:
入射光
反射光2 反射光1
· n A
n
e
n (设n > n )
(1)条纹等间距分布,相邻条纹间距 l 2n
(2) 相邻明(暗)纹薄膜厚度差 e
大学物理波动光学PPT课件
例2:例11-2
n3 n2 n1
23
n1
氟化镁 n2
玻璃
d
n3 n2
第11页/共44页
11.2 光的衍射
衍射现象: 只有当波长与障碍物的线度可比拟 时,才能观察到明显的衍射现象。
惠更斯-菲涅尔原理 子波干涉 夫琅和费单缝衍射:光源、单缝、屏幕距离无穷远 缝宽a、波长λ、焦距f、衍射角φ
S
L1 R
入射光之间附加了半个波长的波程差,称为半波损失。折射光 没有半波损失。
第7页/共44页
光程
真空中: C、 介质中: C' 、 '
同一束光在不同的介质中频率不变。
C C' '
n C C' '
'
n
2 r 2 nr '
即光在介质中传播r的波程与其在真空中
传播nr的波程产生的相位差相同.
l
dl
I I0
ln I l
I0
I I 0 e l
dl
I0
I
c I I0e cl
朗伯-比尔定律
第29页/共44页
令透射比 吸收度 消光系数
T I e cl I0
A logT cl loge
loge
比色计 分光光度计 光谱分析
A cl
第30页/共44页
本章小结
➢ 干涉:杨氏双缝干涉 薄膜干涉、半波损失、光程
I
0
一级光谱
ab
三级光谱 二级光谱
第40页/共44页
sin
光谱分析
由于不同元素(或化合物)各有自己特定的光谱,所以由谱线的成 分,可分析出发光物质所含的元素或化合物;还可从谱线的强度定量分 析出元素的含量.
大学物理(波动光学知识点总结)
大学物理(波动光学知识点总结)contents•波动光学基本概念与原理•干涉理论与应用目录•衍射理论与应用•偏振光理论与应用•现代光学技术发展动态简介波动光学基本概念与原理01光波是一种电磁波,具有横波性质,其振动方向与传播方向垂直。
描述光波的物理量包括振幅、频率、波长、波速等,其中波长和频率决定了光的颜色。
光波的传播遵循波动方程,可以通过解波动方程得到光波在不同介质中的传播规律。
光波性质及描述方法干涉现象是指两列或多列光波在空间某些区域相遇时,相互叠加产生加强或减弱的现象。
产生干涉的条件包括:两列光波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
常见的干涉现象有双缝干涉、薄膜干涉等,可以通过干涉条纹的形状和间距等信息来推断光源和介质的性质。
干涉现象及其条件衍射现象及其分类衍射现象是指光波在传播过程中遇到障碍物或小孔时,偏离直线传播的现象。
衍射现象可以分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射两种类型,其中菲涅尔衍射适用于障碍物尺寸与波长相当或更小的情况,而夫琅禾费衍射适用于障碍物尺寸远大于波长的情况。
常见的衍射现象有单缝衍射、圆孔衍射等,可以通过衍射图案的形状和强度分布等信息来研究光波的传播规律和介质的性质。
偏振现象与双折射偏振现象是指光波在传播过程中,振动方向受到限制的现象。
根据振动方向的不同,光波可以分为横波和纵波两种类型,其中只有横波才能发生偏振现象。
双折射现象是指某些晶体在特定方向上对光波产生不同的折射率,使得入射光波被分解成两束振动方向相互垂直的偏振光的现象。
这种现象在光学器件如偏振片、偏振棱镜等中有重要应用。
通过研究偏振现象和双折射现象,可以深入了解光与物质相互作用的基本规律,以及开发新型光学器件和技术的可能性。
干涉理论与应用02杨氏双缝干涉实验原理及结果分析实验原理杨氏双缝干涉实验是基于光的波动性,通过双缝产生的相干光波在空间叠加形成明暗相间的干涉条纹。
结果分析实验结果表明,光波通过双缝后会在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹,条纹间距与光波长、双缝间距及屏幕到双缝的距离有关。
大学物理波动光学PPT幻灯片课件
很小
x r2 r1 d sin dtg d D
r2
r1
xd D
S1 d
S2
r1 r2
D
x
P(x) x
O
2 /
2 /
xd / D
x(条纹中心坐标)
相长干涉(加强、明纹)
相消干涉(暗纹)
2k k 0,1,2,(级数) (2k 1)
位置上。如果入射光波长为 550 nm
求 此云母片的厚度是多少?
光程差 =0
解 设云母片厚度为 d 。无云母片时,零级亮纹在屏上 P 点,
则到达 P 点的两束光的光程差为零。加上云母片后,到达P
点的两光束的光程差为
条纹上移还是下移?
(n 1)d
当 P 点为第七级明纹位置时
7
PБайду номын сангаас
d 7 7 550 106 6.6 103mm d
k λ 红 (k 1)λ 紫 k λ紫 400 1.1
λ 红 λ 紫 760 400
清晰的可见光谱只有一级
§13.4 光程与光程差
若时间 t 内光波在介质中传播的路程为 r ,则相应在真空中
传播的路程应为
x ct cr nr u
改变相同相位的条件下
2πr 2πx 0
(洛埃镜实验结果与杨氏双缝干涉相似)
• 计算方法同双缝实验,但仅在直射光和反射光相遇区域 出现干涉条纹.
• 接触处, 屏上O 点出现暗条纹
半波损失
相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差
n1 n2 有半波损失 n1 n2 无半波损失
大学物理-波动光学-波动光学(ppt模板)
2ne
k
3
空气
1
2
n 1=1
k 0, 0 1.70 106 m k 1, 1 5.67 107 m k 2, 2 3.40 10 m
7
肥皂膜
空气
e
n=1.33 n 1=1
绿色
5 4
由反射光减弱的条件得: 2ne ( 2k 1 ) 2 2 k 0 ,1 ,2 ,
获得相干光的途径(方法)
分波阵面法
从同一波阵面上的不同部分产生的次级波满足相干条件。
分振幅法 利用光的反射和折射将同一光束分割成振幅 (能量)较小的两束相干光。
分波阵面法 分振幅法
P
S*
S *
P · 薄膜
3、光程与光程差
c u (1).光在折射率为n 的介质中的传播速度: n (2).光在折射率为n 的介质中的波长: n n
波动方程
x y A cos[ ( t ) ] ut x Acos[ 2 ( ) ] T
两列频率相同,振动方向 平行,相位相同或相位差恒定 的波(相干波)相遇时,使某 些区域振动始终加强,而另一些区域振动始 终减弱的现象 3 、干涉的讨论 设两列相干波的波源 s1 和 s2 其振动方程 r1
5 4
四、常见的两种等厚薄膜干涉 1.劈尖干涉 (1)装置:图示G1下表面和G2上 表面形成劈尖中间为空气(n=1)— 空气 劈尖 G1 (2)干涉条纹 n G2 光线垂直入射,反射光 (1)(2)的干涉,光程差 2nd S(1) 2 (为什么) (2) (明) k n 2nd (暗)
(光在介质界面反射时相位突变引起)
2
大学物理波动光学知识点总结
大学物理波动光学知识点总结1.惠更斯-菲涅耳原理:波面上各点都看作是子波波源,它们发出的子波在空间相遇时,其强度分布是子波相干叠加的结果。
2. 光波的叠加 两相干光在空间一点P 相遇,P 点的光强为:相干叠加12I I I ϕ=++∆ 非相干叠加 12I I I =+ 3.光的干涉 (1)光程:i i iln r =∑ (i r 指光在真空中传播的距离,i n 指介质的折射率).(2)光干涉的一般条件: (3)杨氏双缝干涉: 光程差明暗条纹距屏幕中心的位置分布为:相邻的两条明纹(或暗纹)间距(4)薄膜干涉:等倾干涉 a. 光程差b.干涉条件等厚干涉 a. 劈尖干涉: 光程差(垂直入射)亮纹厚度 暗纹厚度b. 牛顿环 明环 暗环01 2... k r k ==,,,(5)迈克尔逊干涉仪 4.光的衍射1k k D x x x dλ+∆=-=2,1,2,4e kk nλ==⋅⋅⋅22ne λδ=+22λδ+≈ne (21),0,1,2,4e k k nλ=+=⋅⋅⋅Dxd d d r r n ⋅=≈≈-=θθδtg sin )(12122d d d N λ∆=-=⋅2,1,2,2()(21),0,1,2,2k k i k k λδλ⎧=⋅⋅⋅⎪⎪=⎨⎪+=⋅⋅⋅⎪⎩ 明纹暗纹⋅,0,1,2....() 21, 0,1,2....2k Dk k d x D k k d λλ⎧±=⎪⎪=⎨⎪±+=⎪⎩明纹()(暗纹)1 2 3,... k r k =,,2211220,1,2,212k n r n r k k λδλ⎧±⎪⎪=-==⋅⋅⋅⎨⎪±+⎪⎩ (干涉加强)() (干涉削弱)(1)单缝夫琅和费衍射: 暗纹 明纹 中央明纹光强 (2)圆孔夫琅和费衍射: 第一暗环所对的衍射角(最小分辨角):分辨本领:(3)光栅衍射: 垂直入射 干涉明纹位置主极大 衍射暗纹位置缺级 光强斜入射布拉格公式 加强5.光的偏振 偏振光:线偏振光,部分偏振光,圆偏振光和椭圆偏振光,偏振光的获得马吕斯定律 ; 布鲁斯特 6. 晶体的双折射 双折射现象…,3,2,1sin =±=k k a λθ…,3,2,1 2)1 2(sin ='+'±=k k a λθ0sin =θ a 2sin sin 0sin a I I aπθλπθλ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭,2,1,0sin =±=k k d ,λθ,3,2,1 sin =''±='k k a ,λθk k a d '= '=k ad k ,'=θθλθk i d ±=±)sin (sin 1=sin 1.22Dλδθθ≈11.22DR δθλ≡=2cos 0I I α=2tg 0211n i n n ==2sin , 1 2 3 d Φk k λ⋅==,,220sin sin sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=ββααN I I p 单。
大学物理(波动光学知识点总结)
01
圆孔、屏幕和光源。
实验现象
02
在屏幕上观察到明暗相间的圆环,中心为亮斑。
结论
03
圆孔衍射同样体现了光的波动性,中心亮斑是光线汇聚的结果。
光栅衍射实验
实验装置
光栅、屏幕和光源。
实验现象
在屏幕上观察到多条明暗相间的条纹,每条条纹都有自己的位置 和宽度。
结论
光栅衍射是由于光在光栅上发生反射和折射后相互干涉的结果, 形成多条明暗相间的条纹。
02
光的干涉
干涉现象与干涉条件
干涉现象
当两束或多束相干光波在空间某一点 叠加时,光波的振幅会发生变化,产 生明暗相间的干涉条纹。
干涉条件
要产生干涉现象,光波必须具有相同 的频率、相同的振动方向、相位差恒 定以及有稳定的能量分布。
干涉原理
光的波动性
光波在传播过程中,遇到障碍物或孔洞时,会产生衍射现象。衍射光波在空间 相遇时,会因相位差而产生干涉现象。
利用光纤的干涉、折射等光学效应,检测温度、压力、位移等物理量。
表面等离子体共振传感器
利用表面等离子体的共振效应,检测生物分子、化学物质等。
光学信息处理
全息成像
利用干涉和衍射原理,记录并再现物 体的三维信息。
光计算
利用光学器件实现高速并行计算,具 有速度快、功耗低等优点。
THANKS
感谢观看
大学物理(波动光学知识 点总结)
• 波动光学概述 • 光的干涉 • 光的衍射 • 光的偏振 • 波动光学的应用实例
01
波动光学概述
光的波动性质
01
02
03
光的干涉
当两束或多束相干光波相 遇时,它们会相互叠加, 形成明暗相间的干涉条纹。
大学物理-波动光学-光的偏振(ppt模板)
I 01 cos 2 60 1 2 I 02 3 cos 30
3偏振光的应用——旋光现象
线偏振光通过某些透明介质后,它的光振动方 向将绕着光的传播方向旋转某一角度 的现象,称 为旋光现象。这种介质称为旋光物质。如石英、糖 等。 迎着光的传播方向观察,光通过旋光物质时, 光矢量的振动方向按逆时针方向旋转,称为左旋偏 振光,相应物质称左旋物质;反之为右旋偏振光, 相应物质称右旋物质。
(i0 i )
n1 n2
i
n1 n2
i0
i
n1 n2
i
n1 n2
i0
n1 n2
n1 n2
i0
i i0
n2 i0 arctg n1
i0
i0
(C) (A) 玻璃门表面的 反光很强 (B) 用滤光镜减弱 了反射偏振光 用滤光镜消除了 反射偏振光 使 玻璃门内的人物 清晰可见
(2)二向色性—偏振片起偏 某些晶体(电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等)对光 振动有强烈的选择性吸收能力,这种性质称为二向 色性。如电气石晶体对自然光的某一振动方向上的 光振动几乎完全吸收,而垂直于该方向的光振动只 稍微减弱后通过。 利用物质的二向色性制成的 起偏装置称为偏振片。
反射和折射过程会使入射的自然光有一定程 度的偏振化,因为反射光对光振动方向有选择性, 与入射面垂直的光振动容易反射。
自然光
i
部分 偏振光
n1
部分 偏振光
n2
布儒斯特定律 反射光的偏振化程度和入射角有关,当入射 n 角等于某一特定值i0 ,且满足: tg i 0 2 n1 这时反射光成为线偏振光。 sin i 0 n2 tgi0 起偏振角 cos i 0 n1 i0 布儒斯特角 sin i 0 n2 又 sin n1 线偏振光 自然光 所以sin cos i 0 i0
大学物理波动光学教学课件
偏振的应用与技术
01
光学成像技术
利用偏振现象可以改良光学成像的质量,如通过使用偏振眼镜来消除反
射光的影响,提高观看3D电影的视觉效果等。
02
光纤通讯技术
在光纤通讯中,利用偏振复用技术可以提高传输速率和传输效率,同时
也可以实现更远距离的传输。
03
光学信息处理技术
利用偏振现象可以实现光学信息处理,如光学图像处理、光学模式辨认
实验三:光的偏振实验
实验目的
通过实验视察和分析光的偏振现象,了解光的电磁性质。
实验原理
利用偏振片将自然光转化为偏振光,视察不同角度下偏振光的强度变化。
实验三:光的偏振实验
实验步骤
1. 准备实验器材:自然光源、偏 振片、检测器等。 2. 将自然光源通过偏振片转化为 偏振光。
实验三:光的偏振实验
3. 在检测器上视察不同角度下偏振光 的强度变化。
随着计算机技术和数值计算方法的不断进步,未 来波动光学的研究将会更加深入,有望解决一些 当前难以解决的问题。
未来波动光学将会与量子力学、光子学等领域更 加紧密地结合,有望开辟新的研究领域和应用场 景。
谢谢您的凝听
THANKS
VS
实验结果与分析:通过实验视察到不 同角度下偏振光的强度产生变化,分 析得出这是由于光的电磁性质导致的 。
06
总结与展望
总结
波动光学的基本概念
这部分内容主要介绍了波动光学的定义 、研究内容和研究意义。
波动光学的基本原理和方法
重点讲授了波动光学的基本原理、光 的干涉、衍射和偏振等基本概念,以
及波动光学的基本实验方法。
实验二:光的衍射实验
实验步骤
1. 准备实验器材:单色光源、单缝或圆 孔衍射装置、屏幕等。
大学物理物理学波动光学共98张
02 干涉仪原理及应用举例
分波前干涉仪
杨氏双缝干涉
通过双缝将单色光源的波前分割为两 部分,在屏幕上产生明暗相间的干涉 条纹。
菲涅尔双棱镜干涉
洛埃镜实验
通过半透半反镜与反射镜的组合,实 现波前的分割与干涉。
利用双棱镜将波前分割,产生类似于 杨氏双缝干涉的条纹分布。
分振幅干涉仪
薄膜干涉
光线经过薄膜的前后两个表面反 射后产生干涉现象。
根据光波叠加方式的不同 ,干涉可分为相长干涉和 相消干涉。
衍射现象及规律
衍射现象
光波在传播过程中,遇到 障碍物或小孔时,偏离直 线传播路径并绕到障碍物 后面的现象。
衍射的分类
根据障碍物或孔的尺寸与 光波长的关系,衍射可分 为夫琅禾费衍射和菲涅尔 衍射。
衍射的规律
衍射现象遵循惠更斯-菲涅 尔原理,即光波在传播过 程中的每一点都可以看作 是一个新的波源。
辐射现象。
二次谐波产生过程包括基频光的 入射、非线性介质的相互作用和
二次谐波的出射三个步骤。ห้องสมุดไป่ตู้
二次谐波产生效率受到多种因素 的影响,如入射光功率、非线性
介质性质、相位匹配条件等。
参量振荡器和放大器原理
参量振荡器是一种利用非线性光学效应实现光波振荡的器件,具有可调谐性、高效 率等优点。
参量放大器是一种利用非线性光学效应实现光波放大的器件,具有宽带宽、低噪声 等特点。
根据晶体内部原子排列方式和对称性,可将晶体分为七大晶系和十 四种布拉维格子。
晶体中光传播特性分析
光的折射与反射
光在晶体中传播时,会发生折射和反射现象,遵循斯涅尔 定律和菲涅尔公式。
光的偏振
光波在晶体中传播时,其振动方向会受到限制,形成偏振 光。
大学物理之波动光学讲解
晶体衍射在材料科学、化学、生物学等领域有广泛应用。例如,通过X射线晶体 衍射可以确定物质的晶体结构、化学成分等信息。
04
傅里叶光学基础知识
傅里叶变换在波动光学中应用
描述光波传播
通过傅里叶变换,可以将光波分 解为不同频率的平面波分量,从 而更直观地描述光波在空间中的
传播。
分析光学系统
利用傅里叶变换,可以对光学系统 的传递函数进行分析,进而研究光 学系统对光波的传播和变换特性。
04
振幅、频率与相位关系
对于同一光源发出的光波,其 频率相同,但振幅和相位可能 不同。当两束或多束光波叠加 时,它们的振幅和相位会影响 干涉条纹的分布和明暗程度。
偏振现象及偏振光类型
偏振现象
光波在传播过程中,其振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。只有横波才能发生偏 振现象。
偏振光类型
根据光波振动方向与传播方向的关系,可将偏振光分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光 。其中,线偏振光的振动方向与传播方向垂直;圆偏振光的振动方向与传播方向成螺旋状 ;椭圆偏振光的振动方向与传播方向成椭圆形。
偏振光的产生与检测
偏振光可以通过反射、折射或特定晶体等产生。检测偏振光的方法包括使用偏振片、尼科 耳棱镜等。
02
干涉现象与原理
双缝干涉实验及结果分析
03
实验装置与步骤
结果分析
干涉条件
使用激光作为光源,通过双缝装置,在屏 幕上观察到明暗相间的干涉条纹。
双缝干涉实验结果表明光具有波动性,明 暗相间的干涉条纹是光波叠加的结果。
空间频率域与时间频率域的联系
光波作为一种电磁波,其空间频率和时间频率之间存在内在联系。在波动光学中,可以通过傅里叶变换将光 波从空间域转换到频率域,或从时间域转换到频率域,从而揭示光波在不同域中的传播和变换特性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
半波带法
光
的 衍
圆孔衍射:爱里斑的半角宽度: 1.22
射
D
光栅衍射:光栅衍射条纹是单缝衍射和多光束 干涉的综合效果。
光栅方程 (a b)sin k (k 0,1,2...)
缺级现象
k a b k' a
最高级次满足:
ab
kmax
类别 杨氏双
缝
劈尖干 涉
重要
明纹
公式
暗纹
x D k
从劈尖顶向右数第 5 条暗条纹中心所对应的厚度e = __9___ 。
2n2e
k
(2k
1)
2
亮 暗
k4
2n2e
9 2
e 9
4n2
4n2
n1 n2
n3
3、光强均为I0的两束相干光发生干涉时在相遇的区域可能
出现的最大光强是
。
I A2 (2A0 )2 4A02 4I0
4I0
4 、在单缝的夫琅和费衍射实验中,屏上第五级暗纹对应于单
C)数目增加,间距变小。
D)数目减少,间距不变。
L
2、一束波长为 的单色光由空气入射到折射率为 n 的透明介
质上,要使反射光得到干涉加强,则膜的最小厚度为:
A) / 4
1 23
en
B) /(4n) C) / 2 D) /(2n)
2ne k k 0, e
2
4n
3、在单缝的夫琅和费衍射实验中,把单缝垂直透镜光轴稍微 向上平移时,屏上的衍射图样将
缝处波面可划分为 10 个半波带,若将缝宽缩小一半,
原来的第三级暗纹将是 明 纹.
a sin 2k n 2k 10
2a sin
2
3
a sin
3
2
5、有两个同相的相干点光源 S1 和 S2 ,发出波长为 λ 的光。A 是它们连线的中垂线上的一点。若 在S1与A 之间插入厚度为 e、折射率为n 的薄玻璃片,则两光源发出的光在 A 点的相位
由A转到B,则转前和转后透射光强之比为
。
cos2 A
cos2 B
二、选择题:
1、两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为 L , 夹在两块平晶的中间,形成空气劈尖,当单色光垂直入
射时,产生等厚干涉条纹,如果滚柱之间的距离 L 变小, 则在 L 范围内干涉条纹的
A)数目减少,间距变大。
B)数目不变,间距变小。
n21
i0 r0 / 2
杨氏双缝干涉
光
分波振面法
菲涅耳双镜
n(r2
r1 )
nd D
x
的 干
洛埃德镜
涉 ( 相 干
k
(2k
1)
2
明 暗
i
n1 a
n2 e
n1
光
123
源
等倾干涉
)
分振幅法 薄膜干涉
等厚干涉பைடு நூலகம்
2e
n22
n12
sin2
i
2
在光垂直入射的情况下
2en2
2
R
e r
单缝衍射: a sin
i0
1
A)自然光 。
2
B) 完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面。
C)完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面。
D )部分偏振光。
6、两偏振片堆叠在一起,一束自然光垂直入射其上时没有光 线通过,当其中一偏振片慢慢转动1800时透射光强度发生的 变化为:
A)光强单调增加 B)光强先增加,后又减小到零。 C)光强先增加,后又减小,再增加。 D)光强先增加,后减小,再增加,再减小到零。
nd
k = 0,1,2,...
x D (2k 1)
nd
2
k = 0,1,2,...
e 2k 1
4n
k = 1,2,...
e k
2n
k = 0,1,2,...
牛顿环
rk
(2k 1)R
2n
kR
rk
n
单缝衍 x (2k 1) f
射
2a
k = 1,2,...
x k f
a
k = 1,2,...
大学物理
波动光学知识点总结
波动光学小结
波动光学
光的干涉
光的衍射
光程差与相位差
2
n2r2 n1r1
干涉条纹明暗条件
k (2k 1)
2
明 暗
最大光程差
a sin
衍射条纹 明暗条件
(2k
k 1)
2
暗 明
光的偏振
马吕斯定律
I2 I1 cos 2
布儒斯特定律
tgi0
n2 n1
A) 向上平移动 B) 向上平移动
C) 不动
D) 条纹间距变大
4、在单缝的夫琅和费衍射实验中,若减小缝宽,其他条件不
变,则中央明纹
A )宽度变小 B )宽度变大 C )宽度不变,且中心强度不变 D )宽度不变,但中心强度变小
l0
2
f
a
5、一束自然光自空气射向一块平板玻璃,设以布儒斯特角i 0
入射,则在界面 2 上的反射光:
每一毫米上有_____1_0_0_0_____条刻痕。
(a b)sin k
N 1 ab
7、在单缝的夫琅和费衍射示意图中所画的各条正入射光线间距
相等,那么光线1 和 3 在屏上P点相遇时的相位差为 2 ,
P点应为 暗 点。
2 4
2
13 P点为暗点
1 3
5
2 4
2
13
2
2
P
f
8、一自然光通过两个偏振片,若两片的偏振化方向间夹角
屏的距离为D = 300mm;双缝间距d = 0.134mm, 则中央明纹两
侧的两个第三级明纹之间的距离为___________。7.34 mm
xk
D nd
k
x
x3
x3
D nd
6
2、用波长为的单色光垂直照射折射率为 n2 的劈尖膜。图中各
部分的折射率的关系是 n1<n2<n3。观察反射光的干涉条纹,
9、如果两个偏振片堆叠在一起,且偏振化方向之间夹角
为600,光强为 I 0的自然光垂直入射在偏振片上,则出 射光强为:
A)I0 / 8. C)I0 / 4.
B)3 I0/8. I I0 cos2 60 I0
D)3 I0/4.
2
8
10、一束光是自然光和线偏振光的混和,让它垂直通过一偏
振片。若以此入射光束为轴旋转偏振片,测得透射光强
条纹宽度
x D
nd
e
2n
l 2n
2 f
l0 a
l0 2l
其他公式:
1 、光学仪器最小分辨角和分辨本领:
min
1.22 D
2、斜入射时,光栅方程:
1
D
R
min 1.22
(a b)(sin sin ) k k 0,1,2,
一、填空题:
1、在双缝干涉实验中,所用光的波长 5.461104 mm,双缝与
最大值是最小值的5倍,那么入射光中自然光与线偏振
光的比值是:
A )1/2 C )1/3
差 =__________。若已知 λ = 5000Å,n = 1.5,A 点恰为
第四级明纹中心,则 e = ________ Å 。
S1 •
e
n
2 (n 1)e
A
e 40000 A
S2 •
6、用波长为5000Å的平行单色光垂直照射在一透射光栅上,在
分光计上测得第一级光谱线的衍射角为 30。则该光栅