光学公式小结

◆振动与波动（预备知识）

1．电磁波是横波。E矢量和B（H）矢量互相垂直,且都垂直于传播方向。E×H 的方向为波的传播方向。

2．E矢量和B（H）矢量在各自的平面上振动，位相相同。

√ε E=√μ H，B=μH

3．电磁波的传播速度

u=1/√εμ

真空中，C =1/√ε

0μ

=3×108（米/秒）

◆第一章和第二章（波动光学）小结

一．基本概念

1．光程——光在媒质走过的几何路程与媒质折射率的乘积。

2．半波损失——当光从光疏媒质入射到光密媒质时，反射光存在位相突变（改变了π），相当于多走了半个波长的光程，称为半波损失。3．相干光的三个条件——振动方向相同、振动频率相同、初位相差恒定。4．位相差与光程差的关系ΔΦδ

——= ——，Δφ= 2kπ, δ=kλ, 加强

2πλΔφ=( 2k+1)π, δ=(2k+1)λ/2,减弱5. 惠更斯--菲涅耳原理

条纹特点 中央明条纹的宽 度是其它明条纹宽 度的二倍。 明暗相间的等间 距的条纹。 明条纹（主极大） 细而亮，两个主极大之

间一片暗区。

几何关系 y

b sin θ=btg θ=b —

f 2

y dsin θ=dtg θ=d — r 0

y tg θ= — f 2

会计算：

中央明条纹的宽度； 暗纹位置；

白光形成的条纹。

会计算： 条纹间距； 条纹位置；

光程差变化引起的条纹移动；

白光形成的条纹。

会计算： 明纹位置； 最高级次；

缺级现象；(p99) 白光形成的条纹。

四.菲涅耳圆孔和圆屏衍射（半波带法） （p72）

1. 菲涅耳圆孔衍射 理解半波带法

O 为点光源，P 为观察点

(p75)

k 为半波带的数目

R

r r R R k h 002)(λ+=

如果用平行光照射圆孔，R = ∞

2r R k h

λ=

当k 为整数（且k 不是太大时，各a k 近似相等）： （P74） 当k 为偶数时，合振幅较小，可视为暗纹(合振幅A=0)； 当k 为奇数时，合振幅较大，可视为明纹(合振幅A=a 1)； 2. 菲涅耳圆屏衍射

园屏几何影子的中心永远有光到达。

第三章 几何光学

第四章 光学仪器

1.了解光学仪器的三大本领:放大本领、聚光本领、分辨本领

),(2

21-+±=偶数时取为奇数时取k a

a A k k 21

+=k k a A

第五章．光的偏振

1．双折射现象：光通过晶体后产生二条折射光。

2 .偏振器件的作用

3．掌握各类偏振光的定义、产生、表示和区分方法。

4．布儒斯特定律

当入射光为天然光时，反射光和折射光均为部分偏振光；

反射光垂直分量多于平行分量， 折射光平行分量多于垂直分量。

当入射角i 满足布儒斯特定律 tgi=n 2/n 1 时，反射光成为线偏振光。 此时，i+γ=90°。γ为折射角。

第七章．光的波粒二象性——光的量子性：

1．光的粒子性 —光是由一个个以光速C 运动的粒子组成的粒子流，称为光子。 光子静止质量 m 0=0

光子能量 E= h υ=mc 2， 式中υ为光波的频率； 光子动量 P= h/λ=mc ， 式中λ为光波的波长； 光子的相对论质量 m =E/c 2 = P/c

2．光子理论解释光电效应

光电效应方程： h υ=W+Ek （实质是能量守恒）

h υ为入射光子的能量，Ek 为逸出电子的初动能；

W 为电子的逸出功，W= h υ0，υ0为照射光的红限频率， 1

Ek =— m v 2 =eU a ,U a 为 遏止电势差； 2

3．光子理论解释康普顿散射

V 频率为X

散射前后能量守恒： h υ0+ m 0C 2 = h υ+m C 2 散射前后动量守恒： X 方向: h h

—— = —— cos θ+ m Vcos φ λ0 λ Y 方向 : h

0 = —— sin θ- m Vsin φ λ 波长的偏移量： Δλ=λ-λ0

2h θ θ

= —— sin 2 — = 0.0486 sin 2 — （ A ） m 0c 2 2

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散射光子 频率为υ，波长为λ 散射物质 °