第一章光的干涉
第一章光的干涉习题和答案解析
λdr y 0=∆第一章 光的干涉●1.波长为nm 500的绿光投射在间距d 为cm 022.0的双缝上，在距离cm 180处的光屏上形成干涉条纹，求两个亮条纹之间的距离.若改用波长为nm 700的红光投射到此双缝上,两个亮条纹之间的距离又为多少?算出这两种光第2级亮纹位置的距离.解：由条纹间距公式λd r y y y j j 01=-=∆+ 得:cm 328.0818.0146.1cm146.1573.02cm818.0409.02cm573.010700022.0180cm 409.010500022.018021222202221022172027101=-=-=∆=⨯===⨯===⨯⨯==∆=⨯⨯==∆--y y y drj y d rj y d r y d r y j λλλλ●2．在杨氏实验装置中,光源波长为nm 640,两狭缝间距为mm 4.0,光屏离狭缝的距离为cm 50.试求：(1)光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离；（2）若p 点离中央亮条纹为mm 1.0，问两束光在p 点的相位差是多少？（3）求p 点的光强度和中央点的强度之比.式: 解：（1）由公得λd r y 0=∆ =cm 100.8104.64.05025--⨯=⨯⨯（2）由课本第20页图1-2的几何关系可知52100.01sin tan 0.040.810cm 50y r r d d dr θθ--≈≈===⨯521522()0.8106.4104r r πππϕλ--∆=-=⨯⨯=⨯(3) 由公式2222121212cos 4cos 2I A A A A A ϕϕ∆=++∆= 得8536.042224cos 18cos 0cos 421cos 2cos42cos 422202212212020=+=+==︒⋅=∆∆==πππϕϕA A A A I I pp●3. 把折射率为1.5的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中,光屏上原来第5级亮条纹所在的位置为中央亮条纹,试求插入的玻璃片的厚度.已知光波长为6×10-7m.解：未加玻璃片时，1S 、2S 到P 点的光程差，由公式2rϕπλ∆∆=可知为 Δr =215252r r λπλπ-=⨯⨯=现在1S 发出的光束途中插入玻璃片时，P 点的光程差为()210022r r h nh λλϕππ'--+=∆=⨯=⎡⎤⎣⎦所以玻璃片的厚度为421510610cm 10.5r r h n λλ--====⨯-4. 波长为500nm 的单色平行光射在间距为0.2mm 的双狭缝上.通过其中一个缝的能量为另一个的2倍,在离狭缝50cm 的光屏上形成干涉图样.求干涉条纹间距和条纹的可见度.解：6050050010 1.250.2r y d λ-∆==⨯⨯=mm122I I = 22122A A =12A A =()()122122/0.94270.941/A A V A A ∴===≈+5. 波长为700nm 的光源与菲涅耳双镜的相交棱之间距离为20cm ，棱到光屏间的距离L 为180cm,若所得干涉条纹中相邻亮条纹的间隔为1mm ，求双镜平面之间的夹角θ。
光学教程-总结
聚光本领
物镜的聚光本领是描述物镜聚集光通量能力的物理量，可下凹部分，其对应强度不超过每 一分布曲线最大值的74%，当一个中央亮斑的最大值位置恰和另一个中 央亮斑的最小值位置相重合时，两个像点刚好能被分辨。
第四章 光学仪器的基本原理
人眼的分辨本领是描述人眼刚刚能区分非常靠近的两个物点的能 力的物理量。 瞳孔的分辨极限角为 0.610 555 107 cm U 0 0.610 3.4 104 rad 1 R 0.1cm 望远镜物镜的分辨极限常以物镜焦平面上刚刚能够分辨开的两个 象点之间的直线距离来表示，这极限值为
A
l
i
P
u
C
i
u O
s P
r
B
s
第三章 几何光学基本原理
近轴光线条件下球面反射的物像公式
1 1 2 s s r
对于r一定的球面，只有一个 s 和给定的s对应，此时存在确定的像点。 这个像点是一个理想的像点，称为高 斯像点。s称为物距， 称为像距 s
P
C
P O
第二章 光的衍射
圆孔的菲涅尔衍射
Rh
R
如果用平行光照射圆孔， R
则
Rhk kr0
2 2 Rh ( R r0 ) Rh 1 1 k ( ) r0 R r0 R
r0 R R R k R r0
2 h 2 hk
第二章 光的衍射
圆屏的菲涅耳衍射
圆屏遮蔽了开始的k个带，则P点的合振幅为：
第一章 光的干涉
等厚干涉：
平行光从相同的倾角入射不均匀的薄膜，相干光光程差Δ，随膜 d0 d 厚 变化，膜厚 相同的地方，光程差 相同，干涉情况也相同 0 ，并处于同一级干涉条纹上。
光的干涉》教案新人教选修
《光的干涉》教案-新人教选修第一章：光的干涉现象1.1 教学目标1. 了解干涉现象的定义和特点；2. 掌握干涉现象的产生条件；3. 理解双缝干涉和单缝衍射的区别与联系。
1.2 教学内容1. 干涉现象的定义和特点；2. 干涉现象的产生条件；3. 双缝干涉和单缝衍射的原理及现象。
1.3 教学方法采用多媒体演示和实验观察相结合的方式，让学生直观地理解干涉现象。
1.4 教学步骤1. 引入干涉现象的概念，展示相关图片或视频；2. 讲解干涉现象的产生条件，引导学生思考；3. 通过实验演示双缝干涉和单缝衍射现象，让学生观察并记录结果；4. 分析双缝干涉和单缝衍射的原理，引导学生进行对比总结。
1.5 课后作业1. 复习干涉现象的定义和特点；2. 思考干涉现象在实际应用中的例子。
第二章：双缝干涉实验2.1 教学目标1. 掌握双缝干涉实验的原理；2. 学会调节实验装置，进行双缝干涉实验；3. 能够解释双缝干涉条纹的间距与波长的关系。
2.2 教学内容1. 双缝干涉实验的原理；2. 双缝干涉实验的操作步骤；3. 双缝干涉条纹的间距与波长的关系。
2.3 教学方法通过实验演示和数据分析，让学生深入理解双缝干涉实验的原理和结果。
2.4 教学步骤1. 复习双缝干涉实验的原理，展示相关图片或视频；2. 指导学生操作实验装置，进行双缝干涉实验；3. 引导学生观察并记录双缝干涉条纹的间距；4. 分析双缝干涉条纹的间距与波长的关系，引导学生进行数据处理和总结。
2.5 课后作业1. 复习双缝干涉实验的原理和操作步骤；2. 思考双缝干涉条纹的间距与波长的关系在实际应用中的例子。
第三章：单缝衍射实验3.1 教学目标1. 掌握单缝衍射实验的原理；2. 学会调节实验装置，进行单缝衍射实验；3. 能够解释单缝衍射条纹的形状和宽度。
3.2 教学内容1. 单缝衍射实验的原理；2. 单缝衍射实验的操作步骤；3. 单缝衍射条纹的形状和宽度。
3.3 教学方法通过实验演示和数据分析，让学生深入理解单缝衍射实验的原理和结果。
光的干涉(Interference of Optics)
1.3 由单色光波叠加所形成的干涉图样（Interference pattern resulted from superposition of monochromatic wave）
2．相位差和光程差 （2）若初相位差为零，则
r2 r1 ( ) v2 v1 2 c c ( r2 r1 ) v2 v1 2 (n2r2 n1r1 )
第一章 光的干涉（Interference of Optics）
1.3 由单色光波叠加所形成的干涉图样（Interference pattern resulted from superposition of monochromatic wave）
1．现象与解释
如图所示实验： 实验结果：等间距的明暗交替 的条纹。若用光度计测量，则
2．相位差和光程差
当r0>>d时，P点获得清晰的干涉图样。它 取决于相干项。在P点任意时刻的相位差为
包含二项：
r2 r1 ( ) ( 01 02 ) v2 v1
（1）初相位差 01 02 为讨论简单起见，使 01 02，实验中可用 透镜实现。
第一章 光的干涉（Interference of Optics）
(2 j )
I ( I 1 I 2 ) 2 I1 I 2
I 4I1
(2 j 1)
I ( I1 I 2 )2
I 0
第一章 光的干涉（Interference of Optics）
1.3 由单色光波叠加所形成的干涉图样（Interference pattern resulted from superposition of monochromatic wave）
光的干涉物理教案
光的干涉物理教案第一章：光的干涉现象简介1.1 教学目标了解光的干涉现象的定义掌握干涉现象的产生条件理解干涉现象的特点1.2 教学内容光的干涉现象的定义干涉现象的产生条件：相干光源、相干波源、介质的反射和折射干涉现象的特点：干涉条纹、干涉图样、光的加强和减弱1.3 教学方法采用讲解、演示和实验相结合的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解干涉现象的产生条件和特点1.4 教学评估通过课堂提问和学生实验报告来评估学生对光的干涉现象的理解程度第二章：双缝干涉实验2.1 教学目标了解双缝干涉实验的原理掌握双缝干涉实验的操作方法理解双缝干涉条纹的分布规律2.2 教学内容双缝干涉实验的原理：光波的叠加、干涉条纹的形成双缝干涉实验的操作方法：设备的组装、调整和测量双缝干涉条纹的分布规律：等间距、对称、中心亮条纹2.3 教学方法采用实验演示和分组实验的方式进行教学通过实验操作和观察帮助学生理解双缝干涉实验的原理和条纹分布规律2.4 教学评估通过实验报告和实验讨论来评估学生对双缝干涉实验的理解程度第三章：单缝衍射实验3.1 教学目标了解单缝衍射实验的原理掌握单缝衍射实验的操作方法理解单缝衍射条纹的分布规律3.2 教学内容单缝衍射实验的原理：光波的衍射、衍射条纹的形成单缝衍射实验的操作方法：设备的组装、调整和测量单缝衍射条纹的分布规律：非等间距、不对称、中心亮条纹3.3 教学方法采用实验演示和分组实验的方式进行教学通过实验操作和观察帮助学生理解单缝衍射实验的原理和条纹分布规律3.4 教学评估通过实验报告和实验讨论来评估学生对单缝衍射实验的理解程度第四章：干涉和衍射的比较4.1 教学目标了解干涉和衍射的联系和区别掌握干涉和衍射的原理和特点能够区分干涉和衍射现象4.2 教学内容干涉和衍射的联系：都是光波的波动现象干涉和衍射的区别：干涉是两个或多个光波的叠加，衍射是光波通过障碍物或开口的传播干涉和衍射的原理和特点：干涉需要相干光源，衍射需要光波通过障碍物或开口4.3 教学方法采用讲解和讨论的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解干涉和衍射的联系和区别4.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对干涉和衍射的理解程度第五章：光的干涉应用5.1 教学目标了解光的干涉应用的领域掌握光的干涉技术的原理和方法理解光的干涉技术的重要性5.2 教学内容光的干涉应用的领域：光学仪器、光学通信、光学显示等光的干涉技术的原理和方法：干涉仪、干涉滤光片、干涉显微镜等光的干涉技术的重要性：提高光学系统的分辨率和灵敏度5.3 教学方法采用讲解和示例的方式进行教学通过实际应用案例帮助学生理解光的干涉技术的原理和重要性5.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对光的干涉应用的理解程度第六章：薄膜干涉6.1 教学目标了解薄膜干涉现象的产生掌握薄膜干涉条纹的特性理解薄膜干涉在实际应用中的意义6.2 教学内容薄膜干涉现象的产生：光照射在薄膜上下表面反射形成的干涉薄膜干涉条纹的特性：等间隔、对称、与薄膜厚度有关薄膜干涉在实际应用中的意义：光学滤光片、增透膜、反射镜等6.3 教学方法采用讲解、演示和实验相结合的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解薄膜干涉现象的产生和条纹特性6.4 教学评估通过课堂提问和学生实验报告来评估学生对薄膜干涉的理解程度第七章：迈克尔逊干涉仪7.1 教学目标了解迈克尔逊干涉仪的构造和原理掌握迈克尔逊干涉仪的操作方法理解迈克尔逊干涉仪在科学研究中的应用7.2 教学内容迈克尔逊干涉仪的构造：两个相互垂直的光路迈克尔逊干涉仪的原理：两束光路的光程差引起的干涉迈克尔逊干涉仪的操作方法：设备的组装、调整和测量迈克尔逊干涉仪在科学研究中的应用：测量光的波长、折射率等7.3 教学方法采用实验演示和分组实验的方式进行教学通过实验操作和观察帮助学生理解迈克尔逊干涉仪的构造和应用7.4 教学评估通过实验报告和实验讨论来评估学生对迈克尔逊干涉仪的理解程度第八章：激光干涉技术8.1 教学目标了解激光干涉技术的原理掌握激光干涉技术的应用理解激光干涉技术在现代科技中的重要性8.2 教学内容激光干涉技术的原理：激光的相干性和干涉现象激光干涉技术的应用：测距、测速、光学成像等激光干涉技术在现代科技中的重要性：精密测量、光盘刻录等8.3 教学方法采用讲解和示例的方式进行教学通过实际应用案例帮助学生理解激光干涉技术的原理和应用8.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对激光干涉技术的理解程度第九章：干涉现象的数学描述9.1 教学目标掌握干涉现象的数学表达式理解干涉条纹的分布规律学会运用数学方法分析干涉现象9.2 教学内容干涉现象的数学表达式：干涉条纹的间距、强度等干涉条纹的分布规律：等间隔、对称、非等间隔等运用数学方法分析干涉现象：傅里叶级数、衍射理论等9.3 教学方法采用讲解和练习的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解干涉现象的数学描述方法9.4 教学评估通过课堂提问和练习题来评估学生对干涉现象数学描述的理解程度第十章：光的干涉现象研究前沿10.1 教学目标了解光的干涉现象研究的新进展掌握干涉现象在前沿领域的应用培养学生的创新意识和科研能力10.2 教学内容光的干涉现象研究的新进展：量子干涉、非线性干涉等干涉现象在前沿领域的应用：光子晶体、光学芯片等培养学生的创新意识和科研能力：探索新的干涉现象和应用10.3 教学方法采用讲座和讨论的方式进行教学通过前沿领域的实例和科研项目帮助学生了解光的干涉现象的研究前沿10.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对光的干涉现象研究前沿的理解程度第十一章：干涉现象的计算机模拟11.1 教学目标了解计算机模拟干涉现象的方法掌握计算机模拟干涉现象的软件工具能够运用计算机模拟干涉现象并分析结果11.2 教学内容计算机模拟干涉现象的方法：数值模拟、图像处理等计算机模拟干涉现象的软件工具：Python、MATLAB等运用计算机模拟干涉现象并分析结果：编写程序、调整参数、分析干涉条纹等11.3 教学方法采用讲解和练习的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解计算机模拟干涉现象的方法和工具11.4 教学评估通过课堂提问和练习题来评估学生对计算机模拟干涉现象的理解程度第十二章：光的干涉现象实验设计与分析12.1 教学目标能够设计光的干涉现象实验掌握实验数据的采集与处理方法理解实验结果的分析与解释12.2 教学内容光的干涉现象实验设计：选择实验器材、确定实验步骤、设计实验方案实验数据的采集与处理方法：使用仪器测量、记录数据、处理数据实验结果的分析与解释：分析干涉条纹的特性、解释实验结果、讨论实验误差12.3 教学方法采用实验演示和分组实验的方式进行教学通过实验操作和观察帮助学生理解实验设计与分析的方法12.4 教学评估通过实验报告和实验讨论来评估学生对光的干涉现象实验设计与分析的理解程度第十三章：光的干涉现象在科学研究中的应用13.1 教学目标了解光的干涉现象在科学研究中的应用领域掌握光的干涉现象在实际科研中的实例培养学生的科研思维和创新能力13.2 教学内容光的干涉现象在科学研究中的应用领域：物理、化学、生物等光的干涉现象在实际科研中的实例：干涉光谱、干涉成像等培养学生的科研思维和创新能力：分析实际问题、设计干涉实验、提出解决方案13.3 教学方法采用讲解和实例分析的方式进行教学通过实际科研案例帮助学生了解光的干涉现象在科学研究中的应用13.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对光的干涉现象在科学研究中的应用的理解程度第十四章：光的干涉现象与技术的发展趋势14.1 教学目标了解光的干涉现象与技术的发展趋势掌握新兴干涉技术及其应用培养学生的前瞻性和判断力14.2 教学内容光的干涉现象与技术的发展趋势：从传统干涉到纳米干涉、量子干涉等新兴干涉技术及其应用：光子集成电路、量子干涉仪等培养学生的前瞻性和判断力：分析技术发展、预测未来应用、评估潜在挑战14.3 教学方法采用讲座和讨论的方式进行教学通过前沿技术的实例和未来展望帮助学生了解光的干涉现象与技术的发展趋势14.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对光的干涉现象与技术的发展趋势的理解程度第十五章：光的干涉现象综合讨论与研究15.1 教学目标能够综合运用所学知识分析光的干涉现象培养学生的独立研究和批判性思维能力了解光的干涉现象在实际应用中的挑战与机遇15.2 教学内容光的干涉现象综合讨论：结合不同章节内容，分析复杂的干涉现象培养学生的独立研究和批判性思维能力：设计研究问题、收集资料、提出观点了解光的干涉现象在实际应用中的挑战与机遇：讨论干涉技术的发展瓶颈和潜在解决方案15.3 教学方法采用小组讨论和报告的方式进行教学通过实际案例和问题引导学生进行综合分析和批判性思考15.4 教学评估通过小组报告和课堂讨论来评估学生对光的干涉现象综合讨论与研究的能力重点和难点解析重点：1. 光的干涉现象的定义、产生条件和特点。
第一章光干涉
光程差为两束光的光程之差。
L2 L1 n2r2 n1r1
例 在相同的时间内，一束波长为的单色光在空气中
和在玻璃中
（A）传播的路程相等，走过的光程相等。
（B）传播的路程相等，走过的光程不相等。
（C）传播的路程不相等，走过的光程相等。
（D）传播的路程不相等，走过的光程不相等。
解：光在某媒质中的几何路程r与该媒质的折射率n的乘积 nr
r2
r1
(2 j 1)
2
(暗纹)
相长
r r 常量，干涉花相样长 为双叶螺旋双 曲面
2
1
同级条纹为旋 转双曲面
相长
如果是双缝干涉，则 相长
屏上条纹是直纹。
相长 如果s1s2相差不恒定, 则条纹是高速变化。 相长 无条纹.
1.3 分波面
双光束干涉
p
分波面法(杨氏)
S*
分振幅法
S*
分振动面法(5.9)
r2
s2
E1 A01 cos[t 10]
E2 A02 cos[t 20] s1
r1
P
r2
两波传至P点，引起两个振动：
s2
E1 p
A01
cos[(t
r1 ) v1
10 ]
E2 p
A02
cos[(t
r2 v2
) 20 ]
1
2
( r2
v2
r1 v1
)
(10
20 )
( r2
v2
r1 v1
) (10
二、干涉图样的形成：
then: I A2 A2 A2 2A A cos
1
2
12
2
1
《光学教程》(姚启钧)课后习题解答
《光学教程》（姚启钧）课后习题解答 - 百度文库《光学教程》（姚启钧）习题解答第一章光的干涉1 、波长为的绿光投射在间距为的双缝上，在距离处的光屏上形成干涉条纹，求两个亮条纹之间的距离。
若改用波长为的红光投射到此双缝上，两个亮纹之间的距离为多少？算出这两种光第2 级亮纹位置的距离。
解：改用两种光第二级亮纹位置的距离为：2 、在杨氏实验装置中，光源波长为，两狭缝间距为，光屏离狭缝的距离为，试求：⑴光屏上第 1 亮条纹和中央亮纹之间的距离；⑵若 P 点离中央亮纹为问两束光在 P 点的相位差是多少？⑶求 P 点的光强度和中央点的强度之比。
解：⑴⑵由光程差公式⑶中央点强度：P 点光强为：3 、把折射率为的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中，光屏上原来第 5 级亮条纹所在的位置变为中央亮条纹，试求插入的玻璃片的厚度。
已知光波长为解：，设玻璃片的厚度为由玻璃片引起的附加光程差为：4 、波长为的单色平行光射在间距为的双缝上。
通过其中一个缝的能量为另一个的倍，在离狭缝的光屏上形成干涉图样，求干涉条纹间距和条纹的可见度。
解：由干涉条纹可见度定义：由题意，设，即代入上式得5 、波长为的光源与菲涅耳双镜的相交棱之间距离为，棱到光屏间的距离为，若所得干涉条纹中相邻亮条纹的间隔为，求双镜平面之间的夹角。
解：由菲涅耳双镜干涉条纹间距公式6 、在题 1.6 图所示的劳埃德镜实验中，光源 S 到观察屏的距离为，到劳埃德镜面的垂直距离为。
劳埃德镜长，置于光源和屏之间的中央。
⑴若光波波长，问条纹间距是多少？⑵确定屏上可以看见条纹的区域大小，此区域内共有几条条纹？（提示：产生干涉的区域 P 1 P 2 可由图中的几何关系求得）解：由图示可知：①②在观察屏上可以看见条纹的区域为 P 1 P 2 间即，离屏中央上方的范围内可看见条纹。
7 、试求能产生红光（）的二级反射干涉条纹的肥皂膜厚度。
已知肥皂膜折射率为，且平行光与法向成 30 0 角入射。
光的干涉-PPT
光的干涉
薄膜干涉
让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束 反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉．
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光的干涉
薄膜干涉
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜 的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹）应 出现在膜的厚度相等的地方．由于光波波长极短，所以 微薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条 纹．2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下的肥 皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉．
第1节 光的干涉
光到底是什么？……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
波动说
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
光的干涉
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的 是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．
光的干涉 光的干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829） 在实验室里成功的观察到了光的干涉．
双缝干涉
激
双
光
缝
束
屏上看到明暗相间的条纹 屏
光的干涉
S1 S2 d
双缝干涉
P2
P1
P
P
P1 P2
S1、S2
相干波源
P1S2－P1S1= d
光程差
P2S2－P2S1＞ d 距离屏幕的中心越远路程差越大
光的干涉
双缝干涉
1、两个独立的光源发出的光不是相干光，双缝干 涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光，在光屏 上形成稳定的干涉条纹．
姚启钧光学课件第一章
原子能级及发光跃迁
基态
激发态
= ΔE/h
原子从高能量的激发态， 返回到较低能量状态时，就把 多余的能量以光波的形式辐射 出来。
能级跃迁辐射
波列
L
波列长L = c
称为相干时间
1.3 分波面双光束干涉
光学
1）普通光源:自发辐射
不同原子同一时刻发出的光波列独立
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
光学
3．相干叠加
干涉相长
干涉相消
如果相位差为其他值，合振动的强度介于Imax和Imin之间。
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
光学
若A1＝A2，则
根据前后的分析，可以得到两列或两列以上的波在空间一点相遇能产生干涉(或相干叠加)的条件为：
*
E⊥H v方向：是E×H 的方向
E
H
v
光学
4．光波是横波（电磁波是横波）
电场强度、磁场强度及光的传播方向三者符合右手螺旋法则。
由维纳实验的理论分析可以证明，对人的眼睛或感光仪器起作用的是电场强度。
因此，我们所说的光波中的振动矢量通常指的是电场度 .
1.0 光的电磁理论
光学
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
光学
对光波的叠加就是光波中的电场矢量在空间某点的振动的合成。
3．干涉：如果两波频率相同，在观察时间内波动不中断，而且在相遇处振动方向几乎沿着同一直线，那么它们叠加后产生的合振动可能在有些地方加强，在有些地方减弱。这 一强度按空间周期性变化的现象称为干涉。 4．干涉图样：叠加区域内振动强度的非均匀分布就是干涉图样（干涉花样，干涉图）。
第一章 光的干涉
第一章 光的干涉§1 波动特性一、波场描述波动：振动在空间的传播形成波动波线：能量传播的路径波面：等相面（位相相等各点的转迹）球面波：点光源发射平面波：平行光束二、独立性、迭加性例：机械波（简谐振动的合成）)c o s ()c o s (222111ϕωϕω+=+=t A E t A E 同一直线振动2211221112212221221c o s c o s s i n s i n )c o s (2)c o s (ϕϕϕϕϕϕϕϕωA A A A tg A A A A A t A E E E ++=-++=+=+=2ϕ在某一时间内（)T >>τ⎰⎰⎰-++=-++===τττϕϕτϕϕττ 0 12212221 012212221 0 22)c o s (12 )c o s (22(1 1dt A A A A dt A A A A dt A A I 三、相干性1、相干迭加：位相差始终保持不变（1）当 ,2,1,0 212==-j j πϕϕ相长 4 )(20021221A I A A A A A I ===+=（2）当πϕϕ)12(12+=-j相消 0)(021221===-=I A A A A A I（3）当12ϕϕ-为任意值，且021A A A ==2c o s 4)c o s (1[2222201220ϕϕϕϕϕϕ-=∆∆=-+=A A I 光强弱按一定规律分布，即相干（4）如有N 个相干光，相干迭加相长：202max A N I =相消：0min =I2、不相干迭加位相差随时变化，可看出实际上是两波的频率不一致，21ωω≠)(12t f =-ϕϕ22212 0 120)c o s (1A A A I dt +===-⎰τϕϕτ 强度直接相加，不相干如有n 个光源（或灯盏），021A A A A n ===则 20nA I =2022221nA A A A I n =-++= 四、光源和机械波源的区别机械波源中独立振源的振动在观察时间内通常是持续进行的，位相差保持不变，一般都相干。
光的干涉教案文件
光的干涉教案文件第一章：光的干涉现象简介1.1 光的基本概念：光的传播、反射、折射和衍射。
1.2 干涉现象的定义：当两束或多束相干光波重叠时，它们在空间中产生明暗相间的干涉条纹。
1.3 干涉现象的产生条件：相干光的来源、相干光的叠加、光的传播路径差。
第二章：双缝干涉实验2.1 双缝干涉实验的原理：光通过两个狭缝后，形成干涉条纹。
2.2 双缝干涉实验的装置：狭缝、屏幕、光源。
2.3 双缝干涉实验的操作步骤：调整狭缝间距、观察干涉条纹、测量干涉条纹间距。
2.4 双缝干涉实验的结果：干涉条纹的形状、间距与狭缝间距的关系。
第三章：单缝衍射实验3.1 单缝衍射实验的原理：光通过一个狭缝后，形成衍射图样。
3.2 单缝衍射实验的装置：狭缝、屏幕、光源。
3.3 单缝衍射实验的操作步骤：调整狭缝宽度、观察衍射图样、测量衍射角。
3.4 单缝衍射实验的结果：衍射角度、衍射条纹宽度与狭缝宽度的关系。
第四章：薄膜干涉现象4.1 薄膜干涉现象的原理：光在薄膜上下表面反射形成的干涉。
4.2 薄膜干涉现象的观察：通过观察光的干涉条纹、色彩变化来研究薄膜厚度、折射率等参数。
4.3 薄膜干涉现象的应用：光学滤光片、增透膜、反射镜等。
4.4 薄膜干涉现象的实验操作：制备薄膜、观察干涉现象、测量干涉条纹。
第五章：光的干涉现象在现代技术中的应用5.1 激光干涉仪：利用干涉原理测量长度、角度等物理量的高精度仪器。
5.2 干涉显微镜：利用干涉原理观察微小物体的高分辨率显微镜。
5.3 光纤通信：利用光的全反射和干涉原理实现高速、长距离的信息传输。
5.4 光学薄膜技术：利用干涉原理制备具有特定光学性能的薄膜材料。
第六章：迈克尔逊干涉仪6.1 迈克尔逊干涉仪的原理：利用两个反射镜反射光线相互干涉的原理。
6.2 迈克尔逊干涉仪的构造：光源、分束器、反射镜、合束器、观察屏。
6.3 迈克尔逊干涉仪的操作步骤：调整反射镜位置、观察干涉条纹、测量干涉条纹变化。
光的干涉》教案-新人教选修
光的干涉》教案-新人教选修第一章：光的干涉现象1.1 教学目标：了解干涉现象的定义和特点掌握干涉现象的产生条件理解干涉现象的原理和应用1.2 教学内容：干涉现象的定义和特点干涉现象的产生条件：相干光源、相干介质、相干接收器干涉现象的原理：光波的叠加和相干性干涉现象的应用：干涉仪、干涉滤光片等1.3 教学方法：讲授干涉现象的定义和特点，通过示例和图示进行讲解通过实验演示干涉现象的产生条件，让学生亲手操作并观察干涉现象讲解干涉现象的原理，结合数学公式和图示进行解释通过实际应用案例，让学生了解干涉现象在现实中的应用价值第二章：双缝干涉实验2.1 教学目标：理解双缝干涉实验的原理和装置掌握双缝干涉实验的操作方法和观察结果分析双缝干涉条纹的分布规律和特点2.2 教学内容：双缝干涉实验的原理和装置：双缝、光源、屏板、滤光片等双缝干涉实验的操作方法：调整双缝间距、改变光源强度等双缝干涉条纹的分布规律和特点：等间距、对称、中心亮条纹等2.3 教学方法：讲解双缝干涉实验的原理和装置，通过图示和实物模型进行讲解演示双缝干涉实验的操作方法，让学生亲手操作并观察实验结果分析双缝干涉条纹的分布规律和特点，结合图示和实验数据进行讲解第三章：单缝衍射实验3.1 教学目标：理解单缝衍射实验的原理和装置掌握单缝衍射实验的操作方法和观察结果分析单缝衍射条纹的分布规律和特点3.2 教学内容：单缝衍射实验的原理和装置：单缝、光源、屏板、滤光片等单缝衍射实验的操作方法：调整单缝宽度、改变光源强度等单缝衍射条纹的分布规律和特点：非等间距、不对称、中心亮条纹等3.3 教学方法：讲解单缝衍射实验的原理和装置，通过图示和实物模型进行讲解演示单缝衍射实验的操作方法，让学生亲手操作并观察实验结果分析单缝衍射条纹的分布规律和特点，结合图示和实验数据进行讲解第四章：多缝干涉实验4.1 教学目标：理解多缝干涉实验的原理和装置掌握多缝干涉实验的操作方法和观察结果分析多缝干涉条纹的分布规律和特点4.2 教学内容：多缝干涉实验的原理和装置：多缝、光源、屏板、滤光片等多缝干涉实验的操作方法：调整多缝间距、改变光源强度等多缝干涉条纹的分布规律和特点：等间距、对称、中心亮条纹等4.3 教学方法：讲解多缝干涉实验的原理和装置，通过图示和实物模型进行讲解演示多缝干涉实验的操作方法，让学生亲手操作并观察实验结果分析多缝干涉条纹的分布规律和特点，结合图示和实验数据进行讲解第五章：光的干涉现象在现代科技中的应用5.1 教学目标：了解光的干涉现象在现代科技中的应用领域掌握光的干涉现象在现代科技中的应用原理和技术培养学生的创新意识和实践能力5.2 教学内容：光的干涉现象在现代科技中的应用领域：光学仪器、光电子技术、光学通信等光的干涉现象在现代科技中的应用原理和技术：干涉仪、干涉滤光片、干涉条纹等5.3 教学方法：讲解光的干涉现象在现代科技中的应用领域，结合实际情况进行讲解讲解光的干涉现象在现代科技中的应用原理和技术，结合图示和实物进行讲解开展实践活动，让学生亲手制作干涉滤光片等，培养学生的创新意识和实践能力第六章：干涉现象的数学描述6.1 教学目标：理解干涉现象的数学描述方法掌握干涉条纹的数学表达式和计算方法学习利用数学模型分析干涉现象6.2 教学内容：干涉现象的数学描述方法：叠加原理、相干函数、干涉条纹的数学表达式干涉条纹的计算方法：条纹间距、条纹对比度等参数的计算利用数学模型分析干涉现象：双缝干涉、单缝衍射、多缝干涉等6.3 教学方法：讲解干涉现象的数学描述方法，通过数学公式和图示进行解释学习干涉条纹的计算方法，结合实验数据进行计算练习利用数学模型分析不同干涉现象，让学生理解干涉现象的内在规律第七章：干涉现象的观测与测量7.1 教学目标：学会使用干涉现象进行观测与测量掌握干涉现象的观测工具和测量方法理解干涉现象在观测与测量中的应用7.2 教学内容：干涉现象的观测工具：光学显微镜、干涉望远镜等干涉现象的测量方法：干涉条纹的测量、干涉图的记录与分析干涉现象在观测与测量中的应用：长度测量、角度测量、折射率测量等7.3 教学方法：介绍干涉现象的观测工具和测量方法，通过实物展示和图示进行讲解学习干涉条纹的测量和干涉图的记录与分析，进行实际操作练习了解干涉现象在观测与测量中的应用，结合实际案例进行讲解第八章：干涉现象的科研与应用8.1 教学目标：了解干涉现象在科研中的应用领域掌握干涉现象在科研中的关键技术培养学生的科研素养和创新能力8.2 教学内容：干涉现象在科研中的应用领域：光学干涉成像、干涉光谱、干涉计量等干涉现象在科研中的关键技术：干涉仪的设计与制作、干涉数据的处理与分析开展科研实践活动，让学生参与干涉现象相关的科研项目8.3 教学方法：介绍干涉现象在科研中的应用领域，结合实际情况进行讲解讲解干涉现象在科研中的关键技术，通过图示和实物进行讲解开展科研实践活动，让学生亲手操作干涉仪器，培养学生的科研素养和创新能力第九章：光的干涉现象与环境9.1 教学目标：了解光的干涉现象与环境的关系掌握光的干涉现象在环境监测中的应用培养学生的环保意识和实践能力9.2 教学内容：光的干涉现象与环境的关系：大气污染、水污染等环境因素对光的干涉现象的影响光的干涉现象在环境监测中的应用：干涉仪在空气质量监测、水质监测等方面的应用开展环保实践活动，让学生参与光的干涉现象在环境监测中的应用9.3 教学方法：讲解光的干涉现象与环境的关系，结合实际情况进行讲解讲解光的干涉现象在环境监测中的应用，通过实例进行讲解开展环保实践活动，让学生亲手操作干涉仪器，培养学生的环保意识和实践能力第十章：光的干涉现象的未来发展10.1 教学目标：了解光的干涉现象的未来发展趋势掌握光的干涉现象在前沿领域的应用培养学生的创新意识和实践能力10.2 教学内容：光的干涉现象的未来发展趋势：光子计算、光子集成电路、量子干涉等光的干涉现象在前沿领域的应用：光子芯片、量子计算机、光子传感器等开展创新实践活动，让学生参与光的干涉现象在前沿领域的应用10.3 教学方法：讲解光的干涉现象的未来发展趋势，结合前沿科技进行讲解讲解光的干涉现象在前沿领域的应用，通过实例进行讲解开展创新实践活动，让学生亲手操作干涉仪器，培养学生的创新意识和实践能力重点和难点解析一、光的干涉现象的定义和特点：理解干涉现象的本质和特征，掌握干涉现象的产生条件。
光的干涉
rj = (2 j +1) Rλ 2
……明 明 ……暗 暗
∆h = ∆j
sin 2
2
：（等厚或等倾 （4）迈氏干涉仪：（等厚或等倾） ）迈氏干涉仪：（等厚或等倾） （5）等幅多光束干涉光强分布： ）等幅多光束干涉光强分布：
λ
2
I = A0
1 N∆ϕ 2 1 sin 2 ∆ϕ 2
D
例题： ．在杨氏实验装置中（如图） 例题： 1．在杨氏实验装置中（如图）
δ = 2 n 2 d = k λ , k = 1 ,2 ,3 ⋯
∴
λ = 2n2 d / k
故反射中只有可见光 的红光产生相长干涉. 的红光产生相长干涉
(2) 对于透射光，相长条件为： 对于透射光，相长条件为：
δ = 2n2d＋
λ
2
(3) 由反射相消干涉条件为 ：
= k λ , k = 1 , 2 ,3 ⋯
2 2
λ
2
= jλ
2d0n2 cos i2 −
λ
2
= jλ
……明 明
λ
2
2d0 n2 − n1 sin 2 i1 −
λ
2
= (2 j +1)
2d0n2 cos i2 −
λ
2
= (2 j +1)
λ
2
……暗 暗
条纹特点： 条纹特点： 明暗相间的同心圆环的，级次里高外低；分布里疏外密， 明暗相间的同心圆环的，级次里高外低；分布里疏外密， 白光入射，同一级条纹里红外紫；条纹可见度不受光源宽 白光入射，同一级条纹里红外紫； 度的影响。 度的影响。 ：（尖劈 （2）等厚：（尖劈、α很小） ）等厚：（尖劈、 很小）
第一章 光的干涉
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第一章 光的干涉
习 题
1.1 在杨氏双孔实验中，孔距为0.1mm，孔与屏幕的距离为3m，对下列三条典型谱线求出干涉条纹的 间距: F蓝线（4861Å），黄线（5893Å）。红线（6563Å）。 1.2 在杨氏双孔实验中，孔距离为0.45mm，孔与幕的距离为1.2，测得10个亮纹之间的距离为1.5cm， 问光源的波长是多少。 1.3 试计算两列相干光波的振幅比为下列数值时条纹的反衬度，A1/A2=1、1/3、3、1/6、1/10。 1.4 两束相干的平行光束，传播方向平行于xz面，对称地斜射在记录介质（xy面）上，光的波长 为6328Å，问： （1）当两束光的夹角为10°时，干涉条纹的间距为多少？ （2）当两束光的夹角为60°时，干涉条纹的间距为多少？ （3）如果记录介质的空间分辨率为2000条/毫米，这介质能否记录上述两种条纹？ 1.5 在一焦距为f的薄凸透镜的物方焦面上有O、Q两个相干的点光源，O与光轴的距离为a (满足傍轴 条件）， （1）试分析象方焦面上接收到的干涉条纹的特征（形状、间距和取向）。 （2）如果将屏幕向背离透镜的方向平移，其上干涉条纹有何变化？ 1.6 一列平面波U1正入射于波前z = 0面上，与一列球面波U2在傍轴范围内发生干涉，试分析干涉条纹 的特征。 1.7 设一平凸透镜与一平板玻璃能完全接触，两都之间的空气隙形成牛顿环。利用波长这589nm的单 色光源，测得从中心算起的第k个暗环的直径为0.70nm 。第k+15个暗环的直径为2.20mm，试求 透镜凸面的曲率半。如果已知凸透镜面的曲率半径， （1）利用这种可以求得所用光波的波长。 （2）若形成牛顿环的间隙中充满折射率为1.33的水，则上述两暗环的直径变为多大？
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光的干涉
第一章Ai mang shme 光的干涉(Interference of light)●学习目的通过本章的学习使得学生初步明确光是电磁波，引起光效应的主要是电场强度，通过光的干涉现象和实验事实来揭示光的波动性，具体讨论双光束干涉和多光束干涉。
●内容提要1、着重阐明光的相干条件和光程的概念，分析双光束干涉时，应着重分析光强分布的特征。
2、着重阐明等倾干涉和等厚干涉的基本概念及其应用，对条纹定域问题不作分析。
额外光程差只讲形成的条件。
3、介绍迈克耳逊干涉仪和法布里—珀罗干涉仪的原理及其应用，分析法布里—珀罗干涉仪时，突出多光束干涉的特点。
4、扼要介绍薄膜光学的内容。
5、讨论时间相干性和空间相干性的概念。
6、运用菲涅耳公式解释半波损失部分内容。
●重点1、光束干涉条件；2、菲涅耳公式的推导及运用●难点1、光束干涉条件2、菲涅耳公式的推导●计划学时计划授课时间10学时●教学方式及教学手段课堂集中式授课，采用多媒体教学。
●参考书目1、《光学》第二版章志鸣等编著，高等教育出版社，第二、四、五章2、《光学。
近代物理》陈熙谋编著，北京大学出版社，第二章第一节 光的电磁理论一、 单色平面波的数学表述1、麦克斯韦方程组(Maxwell ’s Equations)光是电磁波，它的时空变化规律服从麦克斯韦方程组，在真空中，该方程组为：)41(0)31(0)21(/)11(/00-=∙∇-=∙∇-∂-∂=⨯∇-∂∂=⨯∇E B t B E t E B εμ 其中μ0=4π×10-7H/m,ε0=8.85X10-12F/m 分别为真空中的磁导率和介电常数。
2、电磁波传播方程由上面方程组可以导出E 和B 分别满足系列微分方程)'51(01)51(0122222222-=∂∂-∇-=∂∂-∇tBcB t Ec E式中s m c /299792458/100==εμ为光在真空中传播的速度，从方程(1-5)和(1-5’)可以看出E 和B 具有相同的形式，因此我们仅需要讨论其中之一，由于光对物质的作用主要是电场，故在光学中大多数只研究E 的规律，并把E 矢量称为光矢量。
光学第1章光的干涉(第3讲)
第一章 光的干涉
一、干涉条纹的可见度
可见度（也称对比度、反衬度）的定义：
讨论：
V Imax Imin Imax Imin
1、当Imin=0时（暗纹全黑），V=1，条纹反差最大，清晰可见；
2、当Imax=Imin时，V=0，条纹模糊不清，不可辨认； 3、V与两相干光相对强度、光源的大小和光源的单色性有关；
1N
§1.4 条纹的可见度
第一章 光的干涉
I 合成光强
I 合成光强
b
y
y
结论： b ，条纹可见度下降。
临界宽度
§1.4 条纹的可见度
第一章 光的干涉
相距为d’ 的两个线光源S与S’ ，在相同点P0的光程差
分别为S与S’，两者间关系为：
S'
S
d'd r0 '
d'd
若
r0' 2
则S与S’分别产生的两组干涉花样刚好明暗相反，
明条纹宽度： y j r0
d
（2）干涉条纹可见度下降。
y增大，则条纹可见度下降。
波长为+的第j级条纹与波长为的第j+1级条纹重合，
则条纹可见度下降为0。
( j 1) j( )
最大光程差（又称相干长度）
jmax
max j( ) 2 /
§1.4 条纹的可见度
第一章 光的干涉
屏上出现均匀亮度。
设扩展光源的宽度为
b0
2d '
r0'
d
将扩展光源分成相距为d’的一对对线光源，每一对线光源
在屏幕上产生相反的干涉花样，则最终屏幕上亮度均匀。
b0称为临界宽度。
南开大学姚江宏特色大学物理课件光学1-1第一章 光的干涉
解：在真空中 r2 r1
S2上盖一介质
S1 r1
r2 h nh r1
Sd
p
r2
x
o
零级明条纹：=0 r2 r1 h nh (1 n)h
S2 L
光路中有介质时n>1，r2<r1，零级明条纹向下移动。
且当 D b, D d 时
A' S2 A' S1 2D
36
由几何关系： A' S2 [(d / 2 b / 2)2 D2 ]1/2 A' S1 [(d / 2 b / 2)2 D2 ]1/2
得出：( A' S2 )2 ( A' S1)2 bd
A' S2 A' S1 2D
)2
r22 r12 (r2 r1)(r2 r1) 2xd
当L >>d 时：
r1
r2 2L 2 xd
r2
r1
xd L
0 L
S1 r1
Sd
p
r2
x
o
S2
19
L
结论1：明暗条纹的中心位置
2 xd 0 L
2 xd 2k L
明条纹中心位置： x kL
d
0统一写成
k 0,1,2,
k 叫波矢，波矢的方向表示波的传播方向。k=2 /
是光矢量每振动一次在介质中传播的距离叫波长。
5
电磁场的能量密度 w 1 E2 1 H 2
2
2
平面电磁波的能量密度 E 2 H 2 w E 2
能流密度矢量的大小
S uw uE2 uA2 cos2 (t o 2r )
第一章光的干涉
2
1
0
[ A1 A 2 2 A1 A 2 cos( 1 2 )] dt A1 A 2
2 2 2
2
29
1.3 分波面双光束干涉
二、获得相干光的方法 典型干涉实验
1、获得相干光的方法：
• 一个原则：在任何时刻到达观察点的应该是 同一批原子发射出来，经过不同光程的两列波。 各原子的发光尽管迅速改变，但是任何相位改 变总是同时发生在这两列波上，因而它们到达 同一观察点时总是保持着不变的相位差。 • 两种办法：分波面和分振幅
二、 干涉现象
干涉是波动过程的一个基本特征。凡是能产生干 涉的现象，都可认为该现象具有波动性。
两列或两列以上波叠加，如果两波频率 相同，在观察时间内波动不中断，而且在相 遇处振动方向几乎沿着同一直线，那么它们 叠加后产生的合振动可能在有些地方加强， 在有些地方减弱，这一强度按空间周期性变 化的现象称为干涉。干涉所形成的整个图样 称为干涉图样。 7
则，二列光波在空间叠加后，同一级条纹的空间各点 几何位臵应满足条件：
r2 r1 常数
这些点的轨迹是以S1、S2为轴线的双叶旋转双曲面， S1、S2为双曲面的两个焦点. 23
二．干涉图样的形成
２、两个单色点光源干涉图样的形状
令
整个干涉花样在空 间分布的大致轮廓
双曲面和光屏面的交线
24
2
则 ，合振动平均值达到最大值，称 为干涉相长。（constructive interference）
(2)在相位差为
2 1 ( 2 j 1)
的 奇数 倍。
（j=0, 1, 2, 3, …）
则
I ( A1 A2 )
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第一章光的干涉★主要内容1、光的电磁理论2、波动的独立性、叠加性和相干性3、由单色波叠加所形成的干涉花样4、分波面双光束干涉5、干涉条纹的可见度、光波的时间相干性和空间相干性6、菲涅耳公式7、分振幅薄膜干涉（一）——等倾干涉8、分振幅薄膜干涉（二）——等厚干涉9、迈克耳逊干涉仪10、法布里—珀罗干涉仪、多光束干涉11、干涉现象的一些应用、牛顿圈★教学目的和要求掌握光波的概念、波动方程、叠加原理及其应用；熟练掌握光程、光程差的概念；理解光的相干性的有关基本概念，熟练掌握光的干涉原理和分析方法，熟练掌握薄膜干涉的原理和分析方法，熟悉干涉仪及应用。
★学时数13学时★复习思考题1、试比较光波与无线电波，光子与电子的异同。
2、试说明怎样利用杨氏干涉条纹来测量双缝的间距，以及怎样比较不同单色光的波长。
3、为从普通光源获得空间相干性较好的光场，最简单的办法是什么？4、使用扩展光源时，怎样决定薄膜干涉的定域地点？5、什么叫相干时间和相干长度？时间相干性与单色性有何联系？普通厚度的玻璃板的两个表面为什么不能形成干涉条纹？★讨论题（从中选择课程论文题）1、产生干涉的相干光必须来自同一发光原子、同一次发射的光波，试解释其理由。
2、影响杨氏干涉条纹清晰程度的因素有哪些？请进行详细的分析。
第二章光的衍射★主要内容1、光的衍射现象2、惠更斯—菲涅耳原理3、菲涅耳半波带4、菲涅耳衍射（圆孔和圆屏）5、夫琅和费单缝衍射6、夫琅和费圆孔衍射7、平面衍射光栅8、晶体对伦琴射线的衍射★教学目的和要求理解惠更斯—菲涅耳原理以及菲涅耳积分表达式的意义；能用半波带法定性分析菲涅耳圆孔衍射，了解波带片的概念；熟练掌握夫琅和费衍射，能根据光强公式分析衍射花样的特点；理解和掌握光栅方程的意义，能分析光栅的性能参数，了解光栅的应用；掌握光学仪器的分辨本领和衍射现象的基本应用。
★学时数12学时★复习思考题1、为什么作费涅耳衍射时，光源和接受屏要放得那样远？为什么放近了不易看到衍射条纹？2、光在面积有限的反射面上反射时能否产生衍射现象？3、菲涅耳衍射的亮点和暗点，与夫琅禾费衍射的亮点和暗点有何不同？4、单缝的衍射光与理想的线光源的光有何不同？5、在夫氏衍射装置中，若点光源的在垂直光轴的平面里上下左右移动时，衍射图样有何变化？6、若在单缝夫琅和费衍射装置中线光源取向并不严格平行单缝，这对衍射图样有何影响？7、为什么德布罗意波的衍射实验需要用晶体作光栅？★讨论题（从中选择课程论文题）1、叙述光的干涉和光的衍射的共同点和区别。
2、要制造一个对应于λ=5μm的焦距为10m的振幅波带片，要求焦点处光强为不放波带片时的一千倍以上，请回答：（1）如何设计这一波带片？ (2)这个位相型波带片能否用于波长为λ’的光？第三章几何光学的基本原理★主要内容1、光线的概念2、费马原理3、单心光束，实象和虚象4、光在平面界面上的反射和折射、光学纤维5、光在球面界面上的反射和折射6、光连续在几个球面界面上和折射、虚物的慨念7、薄透镜8、近轴物点近轴光线成象条件9、理想光具组的基点和基面10、理想光具组的放大率、基点和基面的性质★教学目的和要求熟练掌握几何光学的基本定律和应用；理解费马原理的数学表达式；熟悉几何光学系统的成象规律和分析方法；熟练掌握特殊光线的成象作图法；了解常用光学仪器的基本原理；了解简单光学系统的设计方法；了解光纤的构造及应用。
★学时数10学时★复习思考题1、简述费马原理，并说明费马原理与光的相干叠加原理不悖。
2、为什么说按费马原理设计的透镜没有计及衍射的影响？平面反射镜是否有衍射？3、几何光学的基本定律是否只适用于光波？4、如果太阳光通过一个三角形的孔射到屏幕上，屏幕上的光斑在什么情况下呈三角形？5、自然界是否存在虚物和虚像？人眼能否看清虚物和虚象？为什么？6、实物放在凹透镜前什么位置能成倒立的放大像？为什么？是实象还是虚象？7、能否用作图法对单球面折射系统求物象关系？试指出它的三条典型光线与薄透镜有何异同。
★讨论题（从中选择课程论文题）1、从光的反射和折射定律出发，论证光路是可逆的。
2、以物距为横坐标，像距为纵坐标，作薄透镜的物象关系曲线，并指出各种情况下物象的性质。
第四章光学仪器的基本原理★主要内容1、人的眼睛2、助视仪器的放大本领3、目镜4、显微镜的放大本领5、望远镜的放大本领6、光阑、光瞳7、光能量的传播8、物镜的聚光本领9、单色象差概述10、近轴物近轴光线成象的色差11、助视仪器的分辨本领12、分光仪器的分辨本领★教学目的和要求了解人眼的结构以及作用；理解和掌握放大镜、显微镜和望远镜的结构原理；理解孔径光阑、入射光瞳的概念；了解广度学中光通量、照度和亮度等基本概念。
★学时数10学时★复习思考题1、在晚上观察远处来的汽车，在开始能分辨两个汽车的前灯时，估计汽车的前灯是多少？2、怎样理解用数值孔径说明光学仪器的分辨能力？3、用波长5cm的雷达，探测100km处的机群，若要分辨线距离为50m的两架飞机，问接收天线的口径要多大？★讨论题（从中选择课程论文题）收集资料，论述几何光学仪器（主要包括望远镜、显微镜、照相机等）在天文学、电子学、生物学和医学等领域中的巨大作用。
第五章光的偏振★主要内容1、自然光与偏振光2、平面偏振光与部分偏振光3、光通过单轴晶体时的双折射现象4、光在晶体中的波面5、光在晶体中的传播方向6、偏振元件7、椭圆偏振光和圆偏振光8、偏振态的实验检定9、偏振光的干涉★教学目的和要求熟悉单轴晶体中双折射现象，了解布儒斯特定律、斯托克斯定律；熟练掌握各种偏光器件的原理、性能和应用；了解椭圆偏振仪、偏振光干涉。
★学时数10学时★复习思考题1、自然光投射在一对正交的偏振片上，光不能通过，如果把第三块偏振片放在它们中间，最后是否有光通过？为什么？2、已知光在某界面上能产生全反射，临界角是45o，为使反射光为线偏振光，入射角应是多大？3、证明当光束射在平行平面玻璃板上时，如果在上表面反射时发生全偏振，则折射光在下表面反射时仍将发生全偏振。
4、一般情况下晶体中的e光不遵守折射定律指的是什么？在特殊情形下e光也遵守折射定律，指的是什么情形？5、若入射光为线偏振光，且入射面与晶体主截面重合，则当入射光振动方向与晶体主截面平行、垂直和夹任意角时，折射光的偏振性质如何？★讨论题（从中选择课程论文题）1、设计一个用布儒斯特角求薄膜折射率的实验。
2、列表小结，如何用一块偏振片和一块1/4波片，从实验上区分各种偏振光。
第六章光的吸收、散射和色散★主要内容1、测定光速的实验室方法2、光的相速度和群速度3、电偶极辐射对反射和折射现象的解释4、光的吸收5、光的散射6、光的色散★教学目的和要求了解测定光速的实验室方法；理解相速度和群速度的概念。
了解色散和散射的经典理论，能解释色散现象。
★学时数6学时★复习思考题1、何谓群速度？它与单色平面波的能量输运速度有何不同？2、何谓相速度？相速度可能大于真空中光速吗？相速度是否必是或必不是能量输运的速度？3、是否能流大能量输运的速度也大？4、光通过媒质后其强度会减弱，是否完全由媒质对光吸收所致？5、什么是光的色散现象？何谓正常色散和反常色散？什么情况下出现反常色散？6、为什么点燃的香烟冒出的烟是淡蓝色的，而吸烟者口中吐出的烟却是白色？7、既然眼睛对黄-绿光最为敏感，为什么危险讯号又用红色？8、炼钢工人凭观察炼钢炉内的颜色就可估计炉内的温度，这是根据什么原理？9、猎户α和猎户β是猎户座中最亮的两颗星，看起来前者是桔红色，后者白中略带蓝色，它们的温度比太阳高还是低？第七章光的量子性★主要内容1、热辐射、基耳霍夫定律2、黑体的经典辐射定律3、普朗克辐射公式、能量子4、光电效应5、爱因斯坦的量子解释6、康普顿效应7、波粒二象性★教学目的和要求了解量子论的发展过程，理解并掌握热辐射、光电效应、康普顿效应三个典型实验以及相关规律，认识光的波动性和量子性是统一的。
★学时数6学时★复习思考题1、炼钢工人凭观察炼钢炉内的颜色就可估计炉内的温度，这是根据什么原理？2、猎户α和猎户β是猎户座中最亮的两颗星，看起来前者是桔红色，后者白中略带蓝色，它们的温度比太阳高还是低？3、光电效应实验中有哪些现象用经典理论不能解释？4、为什么会发生康普顿散射，康普顿散射说明什么问题？5、光电效应和康普顿效应都包含着电子和光子的相互作用，这两个过程有什么不同？★讨论题（从中选择课程论文题）单个光子是否会产生干涉？第八章现代光学基础★主要内容1、激光的原理2、激光器的基本结构3、激光的主要应用4、全息照相★教学目的和要求理解并掌握激光产生的原理，了解激光器的基本结构，掌握激光的基本特征；掌握几种典型的激光器和激光的应用；了解全息照相的基本原理。
★学时数４学时★复习思考题1、试说明共振激励、共振吸收、共振跃迁中“共振”的含义。
受激辐射能否理解为共振辐射？受激辐射在通常情况下为什么是一种罕见的现象？2、受激辐射和自发辐射有什么不同？为什么普通光源中自发辐射占绝对优势？3、怎样实现粒子数反转？4、为何激光具有高度的时间相干性和空间相干性？6、已知制作全息片的参考光束的方向和物的位置，用此全息片重现物光波时应在什么方向寻找物的虚像？分别讨论照明光沿原参考光方向及垂直入射两种情形。
7、全息片上干涉条纹的间距大小由什么因素决定？已知物光和参考光与z轴均夹20o，问对感光片的分辨率有什么要求（感光片的分辨率通常以每毫米能分辨的线数表示）★讨论题（从中选择课程论文题）1、比较气体激光器、固体激光器、染料激光器和自由电子激光器等各类激光器的优缺点。
2、收集资料，论述激光技术在现代科学技术领域中的应用。
3、论述全息照相的记录和再现原理。
参考书目★教材◆《光学教程》姚启钧高等教育出版社★中文参考书◆《光学》赵凯华北京大学出版社◆《光学》母国光战元龄人民教育出版社◆《光学》吴强郭光灿中国科技大学出版社◆《光学》王楚汤俊雄北京大学出版社◆《光学》梁铨廷孔宪炎广东高等教育出版社◆《光学》高文琦等南京大学出版社◆《光学》（中译本）Hecht. E Zajac. A 人民教育出版社◆《基础光学教程》吴美钧等华中师范大学出版社★英文参考书◆《Principles of Optics》Max.Bora; Emil.Wolf, Cambridote University Press◆《Optice》Miles V.Klein; Thomas E.Furtak, New York Chichester Brisbane Toronto Singapore◆《Optice》Ajor Ghatak, Tata Mcgraw-Hill Publishing Co.Ltd◆《Optice》Eugene Hecht Alfred, Zajac Addison-Wesley Publishing company★习题辅导书◆《光学教程学习指导》宣杜鑫王射中国计量出版社◆《光学题解指导》钟锡华骆武刚电子工业出版社◆《光学学习指导》潘维济汤玉梅辽宁教育出版社◆《大学基础物理学习与解题指导—光学》王莜生包仁上海科学技术出版社◆《普通物理习题指导》冉勇程庆华徐大海华中师范大学出版社。