人大附中高中物理竞赛辅导课件(波动光学)光缺级现象(共13张ppt)

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人大附中高中物理竞赛辅导课件(波动光学)光学仪器的分辨本领(共15张ppt)

2020全国高中物理学奥林匹克竞赛人大附中竞赛班辅导讲义
（含物理竞赛真题练习）
波动光学
光学仪器的分辨本领
点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的影响，所成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑。
爱里斑
s1 *
D
s2 *
瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的
中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图
它随衍射角而变化。
而多缝干涉主极大的光强决定于 N·Ai受 Ai 大小的制约。
因此，光栅衍射图样是多缝干涉光强分布受单缝衍射光强分布调制的结果。
综合：
如果只有衍射：
I
-2
-1
1
2
如果只有干涉： I
干涉、衍射均有之：
缺
-2
级
-5 -4 -2 -1
I
缺
级
2
1 2 45
* 光栅衍射图样
光栅衍射是单缝衍射和缝间光线干涉两种效应的叠加，亮纹的位置决定于缝间光线干涉的结果。缝数 N = 4 时光栅衍射的光强分布图
则相干加强，形成明条纹。狭缝越多，条纹就越明亮。多缝干涉明条纹也称为主极大明条纹
此式称为光栅公式。
光栅衍射光栅衍射图样是来自每一个单缝上许多子波以及来自各单缝对应的子波彼此相干叠加而形成。因此，它是单缝衍射和多缝干涉的总效果。
多缝干涉
I 单缝衍射
sin I
sin
光栅衍射每个单缝的衍射光强决定于来自各单缝的光振幅矢量 Ai 的大小，
ห้องสมุดไป่ตู้
包络线为单缝衍射中
的光强分布图
央
次极大
亮
主极大
(亮纹 )
极小值
纹

高二物理竞赛波动光学课件3

(2)k (a b) k k 4, 取k 1 a
a mi n
ab 4
1.5m
b d amin 4.5m
(3)由光栅方程 sin 1，k kmax
a b 6m
k max
10
0.6m
在-900<sin<900范围内可观察到的明纹级数为
k=0,1, 2, 3, 5, 6, 7, 9,共15条明纹
C 虽长不满七尺，而心雄万丈。
A 心志要坚，意趣要乐。
1 一个人如果胸无大志，既使再有壮丽的举动也称不上是伟人。
A2 大丈夫处世，不能立功建业，几与草木同腐乎?
远大的希望造就伟大的人物。无钱之人脚杆硬，有钱之人骨头酥。壮志与毅力是事业的双翼。
A3 鸟贵有翼，人贵有志。
志高山峰矮，路从脚下伸。雄心志四海，万里望风尘。自信是成功的第一秘诀海纳百川有容乃大壁立千仞无欲则刚壮志与毅力是事业的双翼。自信是成功的第一秘诀
A 无所求则无所获。
谁不向前看，谁就会面临许多困难。
相邻平面间的距离是入射单色光的半波长
任何两个相邻波带上对应点所发出的光线到达AC 平面的光程差均为半波长
（即位相差为），在P
点会聚时将一一抵消。
考察衍射角 0 的一束平行光，经透镜后
同相位地到达P0点，所以P0点振幅为各分振动振幅之和，合振幅最大，光强最强。
k 就是所缺的级次
产生干涉的两条光线
相邻狭缝对应位置衍射角相同的两条光线。
d
a b
注意：类似的两条光线有无穷多组。
光程差 (a b) sin
光栅衍射明纹公式光栅衍射图样特点
(a b) sin k 光栅方程
1. 亮、细、疏 2. 缺级现象单缝衍射和多缝干涉的总效果。

2020年高中物理竞赛辅导课件：波动和光学(光的衍射)03光栅(共13张PPT)

解：
光栅方程：
(a b)(sin i sin ) k
令= 90 k=10.2
ii
令= -90 k= -1.8
缺级：k a b k 3k a
取 k=1, 2, 3 k=3, 6, 9级缺失最多能观察到12-3=9条谱线
[思考] 若改为垂直入射，结果？
Байду номын сангаас
ab k a k
k a b k ——当k取某些非零
a
整数使k为整数时, k级
谱线缺失.
Note: 在斜入射时，上式仍成立。
⒍光栅的应用 ⑴单色仪(monochrometer) 把复色光中某一波长成分分离出来光谱分析
e.g. Raman spectroscopy
⑵光栅光谱仪(grating spectrograph) 测出物质发光的波长成分及其相对强度元素分析
e.g. 矿物、天体
[例4-4] =450~650nm的复色光垂直照射在每厘米有5000条刻线的光栅上，屏幕在透镜焦面处，第二级光谱的宽度为
35.1cm，求透镜的焦距。
[例4-4] =450~650nm的复色光垂直照射在每厘米有5000条刻线的光栅上，屏幕在透镜焦面处，第二级光谱的宽度为 35.1cm，求透镜的焦距。
(如误用sintg=x/f，则得f=1.76m !)
[例4-5] =6000Å的平行光斜射到光栅上，入射角i=45 ，光栅缝宽a=1.2m，相邻缝间不透光部分的宽度b=2.4m ，问：最多能观察到多少条谱线？
[例4-5] =6000Å的平行光斜射到光栅上，入射角i=45 ，光栅缝宽a=1.2m，相邻缝间不透光部分的宽度b=2.4m ，问：最多能观察到多少条谱线？

2020年高中物理竞赛辅导课件：波动和光学(光的偏振)02反射光和折射光的偏振(共14张PPT)

e.g. 从空气到水(n2=1.33)：iP=53
从水到空气：iP =37
应用：玻璃片堆 ······iP ························
线偏振光
近似线偏振光激光器中： Brewster windows
*§5.4 双折射 (Birefringence)
空气晶体
——双折射现象
2020
全国高中生物理学奥林匹克竞赛
普通物理学
（含竞赛真题练习）
§5.3 反射光与折射光的偏振 (Polarization of Reflected and Refracted Light)
以自然光入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：
••
n1
••
i
•• ••
n2
r
•
入射角
反射光
折射光
0
自然光
自然光
iP (起偏角) 其它角
线偏振光 (E)
晶体的主折射率：no 、ne
no——o光的折射率 ne——e光沿垂直于光轴的方向传播
时的折射率
SUMMARY
⒈五种偏振类型
⒉马吕斯定律
I0
I = I0cos2
⒊布儒斯特定律
n•1• • iP • • •
n2
r
•
tgiP
n2 n1
iP+ r = 90
*⒋光的双折射 ⑴名词光轴，单轴晶，双轴晶，主平面 ⑵单轴晶 o光、e光的性质主折射率no、ne
原因：沿晶体中任一方向只能存在两支振动方向相互垂直、折射率一般不同的线偏振光。
⒈晶体的光轴
——晶体中的特殊方向，沿该方向传播的两支光波的折射率相等。
⒉晶体的光学分类 ①光学均匀体——光学性质与非晶体相同

《波动光学》ppt课件

物理意义
马吕斯定律是定量描述偏振光通过检偏器后透射光强与入射线偏振光和检偏器透振方向夹角之间关系的定律，是波动光学中的重要公式之一。
晶体中双折射现象解释
双折射现象
当一束光入射到各向异性的晶体时，会分成两束光沿不同方向折射的现象。
产生原因
晶体内部原子排列的规律性使得晶体具有各向异性，导致不同方向上折射率不同。
研究中的应用。
03
非线性波动光学应ห้องสมุดไป่ตู้领域
概述非线性波动光学在光通信、光计算、光信息处理等领域的应用前景。
量子波动光学发展动态
量子波动光学基本概念
阐述光的量子性质及其与波动光学的关系，包括光子、量子态、量子纠缠等。
量子波动光学研究方法
介绍量子光学实验技术、量子信息处理方法等在量子波动光学研究中的应用。
薄膜干涉实验操作
阐述薄膜干涉实验的基本原理和实验方法，包括等厚干涉和等倾干涉的实现方式及条纹特征。
衍射实验数据处理方法分享
衍射实验基本概念
解释衍射现象的产生条件和基本原理，介绍衍射光栅、单缝衍射等实验方法。
01
衍射光栅数据处理
分享衍射光栅实验的数据处理技巧，包括光栅常数、波长等参数的测量方法和误差分析。
03
复杂介质中波动光学应用领域
概述复杂介质中波动光学在生物医学成像、环境监测与治理、新能源等领域的应用前景。
06
实验方法与技巧指导
基本干涉实验操作规范介绍
干涉实验基本概念
阐述干涉现象的产生条件和基本原理，解释相干光波的概念及获得方法。
双缝干涉实验操作
详细介绍双缝干涉实验的实验装置、操作步骤和注意事项，以及双缝干涉条纹的特点和分析方法。

2020高中物理竞赛-波动和光学篇C—20波动：波的干涉(共13张PPT)

2020高中物理竞赛波动与光学篇C
第二十章波动
第二十章波动
§20-8 波的干涉
一.波的传播规律独立性：几列波在媒质中相遇时,各个波将保持本身特性(频率、波长、振动方向等)沿原方向继续传播，与未相遇一样叠加原理：在几列波相遇区域，任一质点的振动为各个波单独在该点引起的振动的合成
和两波源的最小位相差
S1
S2
0
x1 x2
x
解：设S1、S2的初相位为1 、2
因x1和x2处为相邻干涉静止点，有
第二十章波动
S1
S2
0
x1 x2
x
[
2
2
(d
x1)
]
[1
2x1
]
(2k
1)
2
1
2
(d
2x1)
(2k
1)
同理
2
1
2
(d
2x2
)
(2k
3)
第二十章波动
相减得 4 (x2 x1) 2
2(x2 x1) 2 (12 9) 6 m
2
1
(2k
3)
2
(d
2x2 )
(2k 5)
k=-2时，位相差最小
2 1
第二十章波动
谢谢观看！
1
，波程差 2
r2 r1 k ----半波长偶数倍
有 A Amax
r2 r1 2k 1 ----半波长奇数倍
2
有 A Amin
k 0, 1, 2,
第二十章波动
[例5]两列相干平面简谐波沿x轴传播。
波源S1和S2相距d=30m，S1为坐标原点, 已知x1=9m和x2=12m处的两点是相邻的两个因干涉而静止的点。求两波的波长

人大附中高中物理竞赛辅导课件(波动光学)光学牛顿环(共13张ppt)

2020全国高中物理学奥林匹克竞赛人大附中竞赛班辅导讲义
（含物理竞赛真题练习）
波动光学
光学牛顿环显微镜
半反射镜
装置： A--曲率半径很大的凸透镜 B--平面光学玻璃干涉图样：
r A B 随着r的增加而变密！
2、牛顿环Newton ring (等厚干涉特例)
R
r o
e
空气薄层中，任一厚度e处上下表面反射光的干涉条件：
rk1 rk
( (k 1)
k)
R
R
(k 1)
k
随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。即
条纹不等间距，内疏外密。
条纹形状：干涉条纹是以平凸透镜与平面玻璃板的接触点为圆心，明暗相间的同心圆环，中心为暗点(实际上由于磨损、尘埃等因素的影响，中央常模糊不清)。
问题1 在折射率相同的平凸透镜与平面玻璃板间充以某
种透明液体。从反射光方向观察，干涉条纹将是：
A、中心为暗点，条纹变密
B、中心为亮点，条纹变密 C、中心为暗点，条纹变稀
选择A：正确！
D、中心为亮点率有关，条纹变密
F、中心的亮暗与液体及玻璃的折射率有关，条纹变稀
问题2 如图，用单色平行光垂直照射在观察牛顿环的装置上，当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平板玻璃时，干涉条纹将： A、静止不动 B、向中心收缩 C、向外冒出 D、中心恒为暗点，条纹变密
显微镜测得由中心往外数第 k 级明环的半径 rk 3.0 10 3 m , k 级往上数第16 个明环半径 rk16 5.0 10 3 m ，
平凸透镜的曲率半径R=2.50m（苏州）
M
C
R
r
d
N
o
求：紫光的波长？

高二物理竞赛波动光学PPT(课件)

莫雷合作，进行了著名的迈克尔逊-莫雷实验，这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。
（11）单缝衍射的动态变化
5 光的衍射惠更斯-菲涅耳原理角范围 sin * 惠更斯-菲涅耳原理
a
a
线范围 f x f
a
a
中央明纹的宽度
l0
2x1
2
a
f
（3）条纹宽度（相邻条纹间距）
asin2kk 干涉相消（暗纹）
E A
S B
E
A
a'
S
a b
B
b'
波在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的
边缘前进这种偏离直线传播的现象称为衍射现象。在衍射现象中，不仅涉及到波的绕弯传播，而且还涉及到波场能量的重新分布
S
圆孔衍射 *
S
单缝衍射 *
HP
G
11.5.2 惠更斯-菲涅耳原理
惠更斯： (ChristianHaygen，1629—1695)
荷兰物理学家、数学家、天文学家。1629年出生于海牙。1655年获得法学博士学位。1663年成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。他的重要贡献有： ①建立了光的波动学说，打破了当时流行的光的微粒学说，提出了光波面在媒体中传播的惠更斯原理。 ②1673年他解决了物理摆的摆动中心问题，测定了重力加速度之值，改进了摆钟，得出了离心力公式，还发明了测微计。 ③他首先发现了双折射光束的偏振性，并用波动观点作了解释。 ④在天文学方面，他供助自己设计和制造的望远镜于1665年，发现了土星卫星----土卫六，且观察到了土星环。惠更斯的主要著作是1690年出版的《论光》，共有22卷。
O.
lk lk+5
解：根据暗环半径公式：

高二物理竞赛波动光学1(光的干涉)课件

c osdt
0
0
I I1 I2
来自两个独立光源的两束光，迭加后的光强等于两束光单独照射的光强之和。
无干涉现象
9
17.2 光的干涉
②相干迭加
假定在观察时间内，两振动各自继续进行,并不中断，则它们的初相位差，也就是任何时刻的相位差，始终保持不变，与时间无关。ຫໍສະໝຸດ 10cosdt
cos
1
(2) 激光光源：受激辐射
激光器中各发光原子彼此是相关原子，能步调一致地振动而发光，虽然原子每次发光是间歇式的，但每次持续发光时间比较长(10-4 秒)
= (E2-E1)/h
E2
E1
完全一样(频率,相位,振动方向,
传播方向) 相干光
7
17.2 光的干涉
2、光的相干性
两个频率相同的光源发出的光波，在P点相遇
这种在叠加的区域内出现的稳定分布且明暗相间的
条纹，称为干涉条纹。例如：油膜、肥皂膜在太阳光照
？射下呈现的彩色条纹。隔着门缝看人把人看扁了
光的衍射
叠加后能产生干涉现象的光波称为相干光波，相应的光源称为相干光源。
3
17.2 光的干涉
17.2.1 光的干涉现象与相干条件
1.光源----能自身发射光波的物体
光波是电磁波
光波中参与物质相互作用（感光作用、生理作用）的是E 矢量，称为光矢量。E 矢量的振动称为光振动。
光强：在光学中通常把平均能流密度S 称为光强，用I表示。
平面简谐电磁波： I E02
在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质
中直接把光强定义为：
I
E
2 0
A2
6
17.2 光的干涉

高三物理竞赛第11章波动光学 (共131张PPT)

d (2) 对暗纹中心 x (2k 1) k 0,1,2, d 2 对第2条，对应k=1，(注意第几级与第几条区别!) d 3 x2 4.5 mm d 2 d 3n d 3 3.38 mm (3) 对搬入水中 x2 d 2 d 2n
9.
二. 相干光的获取
一般: “一分为二”、 “自我干涉” 1. 分振幅法 ( 薄膜干涉如劈尖、牛顿环、…) I1 I2 I
W W1
A B
W2
3.
2. 分波阵面法 ( 如双缝、劳埃德镜、…)
激光束干涉实验
4.
11－2 杨氏双缝干涉一. 杨氏双缝干涉
明暗交错,等间距,等强度, 平行于缝的直线干涉条纹
1801 1808 1815 1850 1865 1888 杨氏双缝实验观测到光的干涉现象 Malus 观测到光的偏振 Fresnel 圆孔衍射傅科测出了光在水中的速度 Maxwell 电磁波理论 Hertz 证实光是电磁波
20世纪~至今光的波粒二象性 1905 光电效应 1921 Compton 光子电子散射
1
态 2 E2
E h
En 激 E3 发
E1 基态
间歇性 ( t ~10-9S ) — 一个光波列独立性、E 矢量方向不尽相同随机性不同原子同一时刻
( E 矢量 ) 1 2 特殊技术 — 激光 — 相干
同原子不同一时刻
光矢量
不相干
P
2.
2. 相干光条件 (1) 必要条件 — 同机械波 (2) 充分条件 — 空间相干性与时间相干性如光源线度要小, 膜很薄
劳埃德镜
d
s1
o s2

r1
r2

高二物理竞赛波动光学课件

氟化镁为增透膜
则
Δt
2n2d
2
（增强）
4
光学镀膜产品
5
• 对于厚度变化的薄膜来说，光程差与厚度d以及光的入射角两个变量有关，所以条纹比较复杂。
• 这里考虑光的入射角不变的情况，光程差只与厚度有关，条纹的形状与薄膜的等厚线形状一样-------等厚干涉。
• 劈尖干涉，牛顿环
6
劈尖干涉
L
S
劈尖角
31/ 2
k 4, 2n1d 315.4 nm
4 1/ 2
3
例为了增加透射率，求氟化镁膜的最
小厚度．已知空气n1=1.00，氟化镁 n2=1.38 ，
=550 nm
23
nn21
d
玻璃 n3 n2
解 Δr 取
2dn2
k 0
(2k 1)
减弱 2
d dmin 4n2 99.6 nm
波动光学
增透膜和增反膜
利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率 . 增透膜：使反射光相干相消. 增反膜：使反射光相干相长.
2
透射光的光程差 Δt 2dn1 / 2
k 1, 2n1d 2208 nm
11/ 2
紫红
k 2,
2n1d 736nm 红光
2 1/ 2
色 k 3, 2n1d 441.6nm 紫光
14
2d (2k 1)
2
2
2D
2
(2km
1)
2
k 0,1,2,
共有142条暗纹
15
劈尖干涉的应用
(1)干涉膨胀仪
(2)测膜厚
l
l0
n1
n2
Si
e SiO2

高二物理竞赛波动光学习题PPT(课件)

解：（1）条纹是以A与B的接触点为圆心的等间距的同心圆，且圆心处为暗斑。
A
B
（2）er (r为条纹半径 )
2e22r2 k k (2k(1k, )0,1明 , ) 纹暗纹
r暗
k 2
(k0,1,)
k r明 2 4
(k1,)
10
3.在宽度b=0.05mm的单缝后透镜焦距f=0.8m处有一屏幕，
上移动，屏上衍射图样___有_____改变（填有或没有）。在双缝干涉实验中，用单色自然光在屏上形成干涉条纹，若在两缝后放一个偏振片，则干涉条纹的间距_________________(填变大、
变小或不变)，明纹的亮度___________(填变强、变弱或为零)。由于光源的移动，使得屏上边缘光线光程差为零的点不再是透镜主焦点处，从而造成衍射图样的整体移动。
解：（1）主极大条件为 dsink
sintg
x, f
x kf
d
干涉条纹的间距为： xf2.4103m
d
（2）单缝衍射中央亮纹宽度为：
m
a
13
（3）因为单缝衍射中央亮纹宽度为两个第一级暗纹之间的距离。
则第一级暗纹到中央明纹的距离为：x11.21 02m
由于光源位置未变，入射光仍正入射在单缝上，所以到达观察屏上的光线的光程差仍只由衍射角决定。
自然光通过偏振片后获得线偏振光，光强是自然光光强的一半，所以明纹亮度变弱。
2
2. 严格地说，空气的折射率大于1，因此在牛顿环实验中，若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空时，则干涉圆环将____变__大______(填变大、变小或不变)。
解：2n2e22n22rkR 2 2k2k2( 明 1()纹暗)纹

高二物理竞赛课件：波动光学

波动光学
P点光的振幅
A A1 A2 A3 AN
如果各缝光的振幅相同
A1 A2 A3 AN A0 A NA0 亮条纹的强度 I N 2I0 I0 A02 N 2I0 I0
多缝干涉是多个光矢量在空间的叠加。可以用N个相位差相同的振幅大小相同的振幅矢量的叠加来表示。
05 / 33
测量一条谱线的衍射角 —— 确定谱线的波长(或频率)
衍射是相干光束的精细叠加干涉是两ii. 暗纹（以光栅缝数N=6为例）
讨论： ii. 暗纹（以光栅缝数N=6为例）当光矢量组成的多边形封闭时，合矢量为零，对应为暗纹
当满足如下条件
d sin (k n )
N
时，出现暗条纹。式中k为主极大级数，N为光栅缝总数，n为正整数，取值为n=1,2,3,...,(N-1).
由上式可知，在两个主极大之间，分布着（N-1）个暗条纹。
讨论：iii．次级明条纹两个暗纹之间若不是主极大，则为次级明纹，因此
相邻主极大之间共有N-2条次级明纹。当N很大时，次级极大的个数很多，在主极大明纹之
间实际上形成一片相当暗的背底。次极大看不出来，只看见主极大，即一条条细而亮的明纹。
d) 光栅衍射花样保留了单缝衍射的因子
复色光相同级数光谱线的集合
—— 中央零级条纹为白光，两侧为彩色条纹 —— 谱线级次较高时，发生谱线重合
物质的发光 —— 反映了其内部结构以及组成的粒子之间相互作用的信息
光谱分析可以获知物质内部结构信息光谱分析 —— 现代物质分析重要手段
光栅方程 d sin k
主极大位置 d sin k 衍射极小位置 asin k
如果 k k
da
—— 主极大没有出现
缺级条纹 k k d a

高二物理竞赛课件：振动波动和波动光学

机械振动的原因：物体所受的回复力和物体所具有的惯性。
第11章振动学基础
§11-1 简谐运动的描述 §11-2 简谐运动的动力学特征 §11-3 简谐运动的合成 §11-4 阻尼振动 §11-5 受迫振动共振 §11-6 电磁振荡
§11-1 简谐运动的描述
§11-1 简谐运动的描述
一、简谐运动二、描述简谐振动的基本量三、简谐运动的速度四、简谐运动的加速度五、简谐运动的旋转矢量表示法
第11章振动学基础
振动是普遍存在的一种运动形式： 1. 物体的来回往复运动(弹簧振子、单摆等)。 2. 电流、电压的周期性变化。
振动(vibration)：任何一个物理量(物体的位置、电流强度、电场强度、磁场强度等)在某一定值附近的反复变化。
机械振动(mechanical vibration)：物体在一定位置(中心) 附近作来回往复的运动。
2）相位在 0 ~ 2π 内变化，质点无相同的运动状态；相差 2nπ (n为整数 )质点运动状态全同.（周期性）
3）初相位 (t 0) 描述质点初始时刻的运动状态.
4.常数 A 和的确定
x Acos(t )
v A sin(t )
初始条件 t 0 x x0 v v0
x0 A cos v0 Asin
v dx Asin( t )
dt
vm
cos(tFra bibliotekπ 2
).
vm A v 超前 x 相位
2
四、简谐运动的加速度
am 2 A
a 与 x 反相
a
dv dt
2
A cos(
t
)
am
cos(
t
π
)
A

高二物理竞赛波动PPT(课件)

2 n
每一级次的条纹对应劈尖内的一个厚度，当此厚度位置改变时，对应的条纹
随之移动。
6
（2）θ大，条纹密；反之，条纹疏。θ增加，条纹变密，并且向棱边处移动；反之，条纹变疏，并且向远离棱边移动。
但 e/2n不变。
（3）θ不变，上表面平
移，纹距不变，但条纹向棱边移动。
7
七、两块平板玻璃，长度为L= 4cm，一端相接触，另一端垫一金属丝，两板之间形成夹角很小的空气劈尖如图3 所示。现以波长的单色光垂直入射。（1）说明干涉条纹形状。（2）相邻明纹之间的距离为0.1mm，求金属丝的直径。（3）此时，在金属丝与楞边之间，明条纹的总数是多少？（4）当金属丝通以电流，
1 （3）若在一缝后加一折射率为1.
e d （3）上表面平移，条纹如何变化？
o A 现以波长的单色光垂直入射。
（2）一束强度为 I0 自然光垂直入射到两块平行放置且透光方向夹角为30º的偏振片上，则透射光的强度是多少？（3）折射光线与玻
6000 A, A处为暗纹璃平面的夹角是多少？
2 （3）若平凸透镜稍向左倾斜，干涉条纹有何变化？若将此圆锥翻过来放置，则如何？
6mm处出现的是红光的第3级明纹。
11
2 2 的单色光垂直入射时,测得干涉条纹的宽度
,求：（1）玻璃的折射率；
2d＋ 2
2
（2k2＋1）22 ,
2d
k22
18
k11 k22
k1 2 6 k2 1 5
k1 k2 1 k1 6, k2 5
d k11 6 5107 1.5103 mm
（2）在焦平面上每毫米能分辨多少条线？
（2）θ增加条纹如何变化？
五、空气劈尖干涉实验中，波长为的单色光垂直入射，如图，上方玻璃板的长度为L，劈尖末端厚度为d（d<<L），则干涉图样中，相

高二物理竞赛课件：光的偏振(13张PPT)

偏振化方向：当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向 .
起偏
I0
起偏器
1 2
I
0
偏振化方向
自然光通过旋转的检偏器，光强不变
自然光 I0
....
检偏器
.
光强不变I = I0 /2
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光波是横波
光的偏振 .
机械横波与纵波的区别
机械波穿过狭缝
一自然光偏振光
自然光：一般光源发出的光，包含各
个方向的光矢量在所有可
能的方向上的振幅都相等 .
v
注意
二互相垂直
方向是任选的 .
各光矢量间无固定的相位关系 .
E
符号表示
偏振光（线偏振光）光振动只沿某一固定方向的光 .
E
v
偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片 .
六角形长对角线方向为光轴
E
自然光入射
线偏振光出射
1mm厚的电气石晶体可把垂直于光轴振动的光矢量全部吸收！
人造偏振片：透明聚乙烯淳片，强烈吸收某一方向上的光振动，透射光成为线偏振光。
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振动面
符号表示
部分偏振光：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光.
符号表示
平行纸面内强垂直纸面内强
圆偏振光和椭圆偏振光
椭圆（圆）偏振光：光矢量绕着光的传播方向旋转，其旋转角速度对应光的角频率；对着光的传播方向看去, 光矢量端点的轨迹是一个椭圆(圆)。

2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(光的量子性)氢原子的玻尔理论(共13张PPT)

此不可能有稳定的原子存在。
2）原子光谱是连续光谱
因电磁波频率 r-3/2，半径的连续变化，必导致产生连续光谱。
然而事实不是这样，如果找不到一种理论说明，巴尔末公式只不过是一种有趣的猜测游戏而已
三、玻尔的氢原子理论
1913年2月玻尔看到巴尔末公式时说： “我一看到巴尔末公式，整个问题对我来说就全都清楚了。”
1、旧量子力学时代 1913年物理学家玻尔根据卢瑟福原子模型及氢原子光谱提出了氢原子理论，初步奠定了原子物理基础。
2、新量子力学时代 1924年德布罗意提出了波粒二象性，尔后由德
国的薛定谔与海森伯等建立了量子力学。
1927年，量子力学开始应用于固体物理，并导致了半导体、激光、超导研究的发展，此后由此又导致了半导体集成电路、电子、通信、电子计算机的发展，使人类进入信息时代…..。
~ 1 R( 1 1 ) T(k) T(n)
k2 n2
n>k=1,2,3,.. 广义巴尔末公式
~
1
R( 1 k2
1 n2
) T(k) T(n)
n>k=1,2,3,..
结论:
氢原子光谱规律如下：
（1）氢原子光谱是分立的线状光谱，各条谱线具
有确定的波长；
（2）每一谱线的波数可用两个光谱项之差表示；
如n=3：
3645.7
32 32
4
6562.26 Å
n=4：
…………...
42 3645.7 42 4 4861.3Å
这些值与实验结果吻合得很好
巴尔末公式
B
n2 n2 22
~
1
1 R( 22
1 n2
)
n=3,4,5,...

高二物理竞赛波动光学基本原理课件

2A1 A2 cos(1 1t) cos(2 1t) A12 cos2 (1 1t) A22 cos2 (2 1t)
A1 A2{cos[(2 1) (2 1)t] cos[(2 1) (2 1)t]}
（3）求 S
由 1 T cos2 ( t)dt 1
T0
2
S
且 2 1 (P) 仅是位置的函数，
而且 2 1
有：
S
1 2
( A12
A22 )
A1 A2
cos (P)
合光强发生重新分布：
I A12 A22 2A1A2 cos (P) I1 I2 2 I1I2 cos (P)
其中： (P)
(k2
2
r2 k1 r1)
1 (02
每当相位改变，2z三角函数反号，
这种变化不可忽略。
只有 2 2 ，才有
2z
2
cos(k(z )) cos(kz) 2z
即：z 2
时，有：
2
cos(k(z )) cos(kz) 2z
此时相位项简化成：ik(z 2 ) ikz
2z
E(x ',
y ')
z (1
a
2
/
2z2)
i ki ri 0i i 1,2
1 1
Q1
r1
•
P
2 r2
Q2
2
I 2 A2 2
I1 A12
求：合振动的光强度
在特殊情况下才不随时间变化
但
随时间变化
这是一束由点源发出的、
（3）然后求瞬时能流的平均值：
其中：是常数，是变量
接收平面
上的平面波。
其中：是常数，是变量