同济大学物理下-J光学2精品PPT课件
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《大学物理光学》PPT课件(2024)
16
干涉仪和衍射仪使用方法
干涉仪使用方法
通过分束器将光源发出的光波分成两束，再经过反射镜反射后汇聚到一点，形成干涉图样。通过调整反射镜的位 置和角度，可以观察不同干涉现象。
衍射仪使用方法
将光源发出的光波通过衍射光栅或单缝等衍射元件，观察衍射现象。通过调整光源位置、衍射元件参数等，可以 研究光电效应、康普顿效应等 现象表明光具有粒子性， 即光量子（光子）。
波粒二象性的统一
光既具有波动性又具有粒 子性，二者是统一的。在 不同条件下，光表现出不 同的性质。
4
光的传播速度与介质关系
真空中的光速
在真空中，光的传播速度最快，约为 3×10^8 m/s。
光速与波长、频率的关系
2024/1/30
24
光学存储技术原理及应用
光学存储技术的分类
只读型、一次写入型和可重写型
光学存储技术的原理
利用激光束在存储介质上形成微小坑点来记录信息
光学存储技术的应用
数字音频、视频、图像和计算机数据的存储
2024/1/30
光学存储技术的优缺点及发展前景
容量大、保存时间长，但读写速度相对较慢
25
应用
透镜广泛应用于摄影、望远镜、 显微镜等光学仪器中，用于实现 物体的放大、缩小和成像等功能 。
10
反射镜成像原理及应用
成像原理
反射镜通过反射光线来改变光线的传 播方向，从而形成像。反射镜的成像 规律遵循光的反射定律和光路可逆原 理。
应用
反射镜广泛应用于天文望远镜、激光 测距仪、光学干涉仪等光学系统中， 用于实现光线的反射、聚焦和成像等 功能。
光学传感器种类及工作原理
光学传感器的分类
光电传感器、光纤传感器、光谱传感器等
干涉仪和衍射仪使用方法
干涉仪使用方法
通过分束器将光源发出的光波分成两束，再经过反射镜反射后汇聚到一点，形成干涉图样。通过调整反射镜的位 置和角度，可以观察不同干涉现象。
衍射仪使用方法
将光源发出的光波通过衍射光栅或单缝等衍射元件，观察衍射现象。通过调整光源位置、衍射元件参数等，可以 研究光电效应、康普顿效应等 现象表明光具有粒子性， 即光量子（光子）。
波粒二象性的统一
光既具有波动性又具有粒 子性，二者是统一的。在 不同条件下，光表现出不 同的性质。
4
光的传播速度与介质关系
真空中的光速
在真空中，光的传播速度最快，约为 3×10^8 m/s。
光速与波长、频率的关系
2024/1/30
24
光学存储技术原理及应用
光学存储技术的分类
只读型、一次写入型和可重写型
光学存储技术的原理
利用激光束在存储介质上形成微小坑点来记录信息
光学存储技术的应用
数字音频、视频、图像和计算机数据的存储
2024/1/30
光学存储技术的优缺点及发展前景
容量大、保存时间长，但读写速度相对较慢
25
应用
透镜广泛应用于摄影、望远镜、 显微镜等光学仪器中，用于实现 物体的放大、缩小和成像等功能 。
10
反射镜成像原理及应用
成像原理
反射镜通过反射光线来改变光线的传 播方向，从而形成像。反射镜的成像 规律遵循光的反射定律和光路可逆原 理。
应用
反射镜广泛应用于天文望远镜、激光 测距仪、光学干涉仪等光学系统中， 用于实现光线的反射、聚焦和成像等 功能。
光学传感器种类及工作原理
光学传感器的分类
光电传感器、光纤传感器、光谱传感器等
2024版物理光学ppt课件
产生条件
光波通过偏振片或反射、 折射等过程。
应用举例
偏振片的应用、偏振光的 干涉等。
光的波动理论
光的波动说
认为光是一种波动的ห้องสมุดไป่ตู้ 质，具有干涉、衍射等
波动特性。
光的电磁理论
认为光是一种电磁波， 具有电场和磁场交替变
化的特点。
光的量子理论
认为光是由一份份能量 子组成的，即光子，具
有粒子性。
光的波粒二象性
光学仪器的主要性能指标及其评价方法，包括分辨率、放大率、视 场、像质等。
光学仪器的使用与维护
光学仪器的正确使用方法、保养维护及故障排除技巧。
04 光的量子性质
光的粒子性表现
光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播，这是光的粒子性的表现 之一。
光的反射和折射
光在传播过程中遇到不同介质的分界面时，会发生反射和 折射现象，这些现象也可以用光的粒子性来解释。
光的散射
当光通过不均匀介质时，部分光束将偏离原来方向而分散 传播，从侧面看到光亮的物体，这种现象称为光的散射， 也是光的粒子性的一种表现。
光电效应实验
• 实验原理：光电效应是指光照射到物质表面时，引起物质电性质发生变化的现象。爱因斯坦提出了著名的光电 效应方程，成功地解释了光电效应现象。
• 实验装置：光电效应实验装置包括光源、滤光片、光电管、微电流计和电源等部分。 • 实验步骤：首先选择合适的光源和滤光片，调整光源和光电管之间的距离和角度，使光束能够照射到光电管的
05 现代光学技术
激光技术及应用
激光产生原理
介绍激光产生的物理过程，包括粒子数反转、受激辐射等概念。
激光器种类
列举不同类型的激光器，如气体激光器、固体激光器、半导体激 光器等，并简述其工作原理和应用领域。
同济大学物理下学期课件Ch14_03
1) 加速运动 → 辐射电磁波 → E↓ → r↓ 原子不稳定 ！ 2) ν 随r的变化而连续变化 原子光谱应是连续谱！
0
P.8/34
量子物理
3. 玻尔的氢原子理论 （1913年）
The Nobel Prize in Physics 1922
1 1 = RH 2 − 2 n λ m 1
Joseph John Thomson
汤姆逊的西瓜模型
1856—1940 The Nobel Prize in Physics 1906
P.6/34
量子物理
2) 卢瑟福行星模型
α 粒子的大角散射
The Nobel Prize in Chemistry 1908
+ 1911卢瑟福核式模型
Ernest Rutherford 1871—1937
E1，E2，
(2) 跃迁假设：当电子从一个能态轨道向另一个能态 轨道跃迁(transition)时,要发射或吸收光子.
hν = E n − E m
(3) 轨道角动量量子化：
h L = mvr = n = n (n = 1,2,3,) 2π
P.10/34
量子物理
半经典理论 由基本假设计算能量和轨道半径
思考题讨论: 1. 光电效应和康普顿效应都包含有电子与 光子的相互作用过程,这两过程有什么不同？ 2. 红外线是否适宜用来观察康普顿效应,为什么？
P.2/34
量子物理
氢原子光谱和玻尔理论
线状谱—— 原子光谱 光谱 —— 强度随波长的分布图 带状谱—— 分子光谱 连续谱—— 固体光谱 一、氢原子(hydrogen atom) 光谱的实验规律 1. 巴尔末系
旧 量 子 论
2024大学物理课件光学篇
•光的本质与传播•几何光学基础•波动光学初步•量子光学简介•激光技术与应用•光纤通信技术基础光的本质与传播光的波粒二象性01波动性质光具有干涉、衍射等波动特有的现象，表明光是一种波动。
02粒子性质光电效应等现象揭示了光的粒子性，即光由一份一份不连续的能量组成，称为光子。
03波粒二象性的统一光既具有波动性又具有粒子性，二者在不同条件下表现出来。
光的传播速度与介质关系真空中的光速01在真空中，光的传播速度最快，约为3×10^8米/秒。
介质中的光速02光在不同介质中的传播速度不同，一般比在真空光的反射与折射定律反射定律01入射光线、反射光线和法线在同一平面内；入射光线和反射光线分居法线两侧；入射角等于反射角。
折射定律02入射光线、折射光线和法线在同一平面内；入射光线和折射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即sinθ1/sinθ2=n2/n1（其中n1和n2分别为两种介质的折射率）。
全反射现象03当光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象。
光的偏振现象自然光与偏振光自然光在各个振动方向上的光强相同，而偏振光则只在某一特定方向上振动。
偏振片的起偏与检偏作用偏振片可以将自然光转变为偏振光，也可以用来检测偏振光。
光的双折射现象当光射入某些晶体时，会发生双折射现象，即分解成两束振动方向互相垂直的偏振光。
几何光学基础03光线与光束的区别与联系光线是理想化的模型，而光束是实际存在的；光束由无数光线组成，而光线是光束的抽象表示。
01光线定义光线是表示光的传播方向和路径的几何线，它代表能量传播的方向。
02光束概念光束是由许多光线组成的集合，具有一定的截面形状和发散角。
光线与光束概念透镜成像基本原理透镜通过改变光线的传播方向来实现成像，遵循光的折射定律。
透镜成像规律物体在透镜前不同位置时，成像位置、大小、虚实等规律。
透镜类型及特点包括凸透镜和凹透镜，分别具有会聚和发散作用。
第五章_光学2教材
n
棱边
棱角
空气劈尖
L
S
劈尖角
n
T
n1
n1
e
M
2ne
2
n n1
D
k, k 1,2, 明纹
b
(2k 1) , k 0,1, 暗纹
2
2. 干涉条件
2n2e
2
k
（ 2k
1）
2
明纹 暗纹
(K=1,2,…)
(K=0,1,2,…) 注意K的取值
0.55
5 1 03 m 5 m m " - "说 明 向 下 移
P X’
§１6－4分振幅法---薄膜干涉（一）
匀厚薄膜的干涉----等倾干涉 分振幅法基本思想：一束光投射到两种介质的
分界面上，一部分反射，一部分透射，分成两
部分，满足相干条件,相遇时发生相干叠加。
iD n1
A
B
e
2）测膜厚
n1
n2 si
sio2 e
eN
2n1
3）检验光学元件表面的平整度 4）测细丝的直径
空气 n 1
e
b
b'
e b' 1
b2 3 2 6
n1
nd
n1 L
b
d L
2n b
二. 牛顿环干涉 (Newton ring interference)
光的干涉(interference)
§16-1 光源 光的单色性和相干性
一.光源及发光机理(简介) 1．光源：发光的物体称为光源。有热光源、 冷光源等。 2．普通光源发光特点：发光体中大量原子 （或分子）辐射电磁波。每个原子（或分子） 辐射是间歇的，持续时间约为10-8 秒，且前 后两次辐射彼此独立。
同济大学普通物理课件
R+d / 2
填空题4：两根相互平行的“无限长”均匀带正电直线AB、 填空题 ：两根相互平行的“无限长”均匀带正电直线 、
CD相距 ，其电荷线密度分别为λ1和λ2，则场强等于零的点与 相距d，其电荷线密度分别为λ 相距 直线AB的距离为 直线 的距离为 。
λ1 + λ 2
λ1
d
r + r2 = d 1
U = ∫ E ⋅ dr +∫ E ⋅ dr
r R
R
∞
=∫
R
r
∞ qr2 q dr + ∫ dr 4 2 R4 4πε0R πε0r
r3 4 − 3 = 12πε0R R q
区域， 在 r >R 区域，
U = ∫ E ⋅ dr = ∫
r
∞
∞
q 4πε0r
2
r
dr =
解：（2） ）
∫ E⋅ dS = Σq / ε
S i
0
−E0∆S =
△S
1
ε0
σ∆S
σ = −ε0E0 = −8.9×10−10 C⋅ m−2
计算题3： 的带电球体， 计算题 ：一半径为 R 的带电球体，其电荷体密度 ρ 分布为： 分布为：
qr ρ= 4 πR
（ 为一正的常数） ( r ≤ R ) q 为一正的常数）
△S
解：（1） ）
∫ E⋅ dS = Σq / ε
S i
0
E0∆S − Eh∆S =
1
ε0
ρh∆S
−3
ρ = ε0 (E0 − Eh )/ h
= 4.43×10
−13
C⋅ m
计算题2：实验表明，在靠近地面处有相当强的电场， 计算题 ：实验表明，在靠近地面处有相当强的电场，电场强 垂直于地面向下， 度 E 垂直于地面向下，大小约为 100N/C ；在离地面 1.5 km 高的地方，也是垂直于地面向下的， 高的地方，也是垂直于地面向下的，大小约为 25N/C . （1）求从地面到此高度大气中电荷的平均体密度； ）求从地面到此高度大气中电荷的平均体密度； （2）如果地球上的电荷全部分布在地表面，求地面上的电荷 ）如果地球上的电荷全部分布在地表面， 面密度。 面密度。
物理光学与应用光学第二版课件第五章
由此得到感应折射率椭球的三个主折射率为
n
' 1
no
1 2
n
3 o
63
E3
n
' 2
no
1 2
n
3 o
63
E
3
n
' 3
ne
(5.1-28)
以上讨论了x3-切割晶片在外加电场E3后，光学特性(折射率) 的变化情况。下面，具体讨论两种通光方向上光传播的双折射 特性。
第 5 章 晶体的感应双折射
① 光沿x3′方向传播。在外加电场平行于x3轴(光轴)， 而光 也沿x3(x3′)轴方向传播时，对于γ63贡献的电光效应来说，叫γ63的 纵向运用。
n3 ' n2 ' n1 ' no 3 6E 3
决定，表示式为
2 (n2 ' n1 ')d2 no 36E 3 d
(5.1-29) (5.1-30)
第 5 章 晶体的感应双折射
式中， Ed恰为晶片上的外加电压U, 故上式可表示为
2
no363U
(5.1-31)
通常把这种由外加电压引起的二偏振分量间的相位差叫做“电
0 0 0
0
0
0
0
ij
41
0 0
0
0
0
41
0
0 0 63
(5.1-16)
第 5 章 晶体的感应双折射
由(5.1-14)式, 其［ΔＢi］为
B1
B
2
B
3
B 4
B
5
B 6
0
0
0
41
0
0 0
0 0 0 0
大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)
物 像
即得单球面在近轴条件下的折射公式 n n n n s s r
当入射光为与主光轴平行的平行光时， 像方焦点F′，像方焦距
n f r n n 当像点位于像方无穷远处时，物方焦点F，物方焦距 n f r n n f f 可得高斯公式 1 s s
§14-5 薄透镜
由两个共轴折射曲面构成的光学系统称为透镜 若透镜的厚度比焦距小很多，则称为薄透镜
六种基本透镜类型的主截面
一、薄透镜成像的基本公式 采用逐次成像法进行推导
第一球面O1折射后成像于S" n n1 n n1 s s r1 对于球面O2 物 n2 n n2 n 距 s s r2 n2 n1 n n1 n2 n 两式相加得 s s r1 r2 空气中 n1 = n2 ≈ 1
§14-1 关于光的本性的认识发展简史
17—19世纪 19世纪初
牛顿的微粒说
波动说
获得更多的支持
光是从光源发出的微粒流 杨氏双缝实验显示干涉现象
惠更斯的波动说 光是介质（以太）中的机械波
惠更斯-菲涅耳原理能解 释光直线传播和衍射现象
傅科测出光在水中的速度小 于空气中速度—决定性判据 S2
1850年
波动说
开始占统治地位 M2
傅科旋转镜法测光速
S1 S
M1
L
19世纪 60年代 20世纪初
麦克斯韦电磁波理论 赫兹实验证实了光
是电磁波的预言
波动理论遭遇困难
光电效应、康普顿效应 等不能用波动说解释
光具有波粒二象性
表现为波动 解释传播过程（反射、 折射、干涉、衍射和偏 振）中发生的现象 表现为粒子 解释与实物作用过程 （光的吸收与发射） 中发生的现象
即得单球面在近轴条件下的折射公式 n n n n s s r
当入射光为与主光轴平行的平行光时， 像方焦点F′，像方焦距
n f r n n 当像点位于像方无穷远处时，物方焦点F，物方焦距 n f r n n f f 可得高斯公式 1 s s
§14-5 薄透镜
由两个共轴折射曲面构成的光学系统称为透镜 若透镜的厚度比焦距小很多，则称为薄透镜
六种基本透镜类型的主截面
一、薄透镜成像的基本公式 采用逐次成像法进行推导
第一球面O1折射后成像于S" n n1 n n1 s s r1 对于球面O2 物 n2 n n2 n 距 s s r2 n2 n1 n n1 n2 n 两式相加得 s s r1 r2 空气中 n1 = n2 ≈ 1
§14-1 关于光的本性的认识发展简史
17—19世纪 19世纪初
牛顿的微粒说
波动说
获得更多的支持
光是从光源发出的微粒流 杨氏双缝实验显示干涉现象
惠更斯的波动说 光是介质（以太）中的机械波
惠更斯-菲涅耳原理能解 释光直线传播和衍射现象
傅科测出光在水中的速度小 于空气中速度—决定性判据 S2
1850年
波动说
开始占统治地位 M2
傅科旋转镜法测光速
S1 S
M1
L
19世纪 60年代 20世纪初
麦克斯韦电磁波理论 赫兹实验证实了光
是电磁波的预言
波动理论遭遇困难
光电效应、康普顿效应 等不能用波动说解释
光具有波粒二象性
表现为波动 解释传播过程（反射、 折射、干涉、衍射和偏 振）中发生的现象 表现为粒子 解释与实物作用过程 （光的吸收与发射） 中发生的现象
同济 大学物理 下 PPT M.量子2
汤姆逊的西瓜
卢瑟福核式模型
二、氢原子光谱
Hα 656.3 nm
Hβ
Hγ
Hδ
486.1 nm 434.1 nm 410.2 nm
巴尔末公式
n2 λ=B 2 n −4
B = 364.598 nm n = 3, 4, 5, …
氢原子光谱是分立的线状光谱，且具有规律性。 氢原子光谱是分立的线状光谱，且具有规律性。
~=R 1 − 1 ν H 2 2 k n
理论值 实验值
RH =1.097373×10 m
7
−1
RH =1.096776×107 m−1
的电子轰击基态氢原子， 例题 若用能量为 12.6 eV 的电子轰击基态氢原子， 求可能产生的谱线的波长。 求可能产生的谱线的波长。 解 n=3 n=4 n=2 -13.6 eV -3.39 eV -1.51 eV -0.85 eV n=1 可能的跃迁： 可能的跃迁： 3 → 1 ， 3 → 2 ， 2 → 1 ……
hν = En − Ek
3. 量子化条件 在电子绕核作圆周运动的过程 中，其稳定状态必须满足电子的角动量 L 等于 ħ 的整数倍（ ħ = h/2π ，约化普朗克常量） 的整数倍（ 约化普朗克常量）
h L=n = nℏ 2π
v =m 2 4πε0r r e
2 2
n = 1, 2, 3, …
半经典理论） 由基本假设得到的结论（半经典理论）
∆λ = λc (1− cosθ )
∆λ = λc (1− cos ) = 0.0024 nm 2 λ = λ0 + ∆λ = 0.0224 nm
π
hc
λ0
+ m0c =
2
hc
大学物理学(第二版)全套PPT课件
万有引力定律
任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。 该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离 的平方成反比。
机械能守恒定律
在只有重力或弹力做功的物体系统内（或者不受 其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（ 包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机 械能的总能量保持不变。
04
动量守恒与能量守恒
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
不可能从单一热源取热，使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。
热力学第二定律的数学表达式
对于可逆过程，有dS=(dQ)/T；对于不可逆过程，有dS>(dQ)/T，其中S表示熵，T表 示热力学温度。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律揭示了自然界中宏观过程的方向性，指出了与热现象有关的实际宏观过 程都是不可逆的。同时，它也提供了判断这些过程进行方向的原则。
刚体的定轴转动中的功与能
转动功
力矩在转动过程中所做的功叫做“转动功”，它等于力矩与角位 移的乘积。
转动动能
刚体定轴转动的动能叫做“转动动能”，它等于刚体的转动惯量与 角速度平方的一半的乘积。
机械能守恒
在只有重力或弹力做功的情况下，刚体的机械能守恒，即动能和势 能之和保持不变。
06
热学基础
温度与热量
磁场的基本概念
01
磁场的定义
磁场是一种物理场，由运动电荷或电流产生，对放入其中的磁体或电流
有力的作用。
02
磁感线
用来形象地表示磁场方向和强弱的曲线，磁感线上某点的切线方向表示
该点的磁场方向。
03
磁场的性质
磁场具有方向性、强弱性和空间分布性。
安培环路定理与毕奥-萨伐尔定律
01
光学2
i
i
s′
sin i′ = sin i / n
n cos i′ = n 1 sin 2 i′ = n 2 n 2 sin 2 i′ = n 2 sin 2 i
sin i′ = sin i / n
n cos i′ = n sin i
2 2
i
l
n d
i
i′
l
l′
d (tan i tan i′) cos i d (tan i tan i′) s′ = = sin i sin i / cos i
第二面折射
′ s2 s1
P P′
s 1 n ′ = 2 + =0 s2 ′ s2 s2 n ′ s2 = ( s1 d ) = (ns1 d )
ns1 d d ′ s2 = = s1 n n d 1 相对于原汇聚点的移动 = s′ ( s d ) = + d = (1 )d 2 1 n n
y′ s′ r = = > +1 y s r + 2s
即 即 有 有
rs s′ = r + 2s
如果 如果
r + 2s > 0
s<0
即
这是不合理的
r + 2s < 0
s>0
r 0<s< 2
f1′ = 3 f 2′
d = ( f1′+ f 2′) / 2
d
惠更斯目镜
f1 f = 2
3 f 2′ f′= 2
虚像
s = 40cm
所以
s′ = 8cm
正立
r = 20cm
n s′ y′ = y = 0.2cm n s
光焦度
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X 射线是一种波长很短的电磁波，波长在 0.01 — 10 nm . 1912 年劳厄以晶体中的晶格点 阵作为光栅（三维空间光栅），获的了X 射线 的衍射图样.
X射线管
劳厄斑
AB
d
C
一个晶面 一组晶面 加强条件
反射定律给出强度最大的方向 多光束相干叠加 满足布拉格公式
2dsink k1,2,3,......
ab 4 a
a1.5106 m
kmaxab10
k = 0，±1，±2，…… ±9
k = 10 对应 sin = 1
故舍去
H. 光学仪器的分辩本领
爱里斑 光通过光学系统中的光阑、透镜等限制 光波传播的光学元件时，呈现衍射图样。
最小分辨角 角分辨率
瑞利判据 刚能分辨
最小分辨角等于圆孔夫琅和费衍射的 中央衍射斑的半角宽
sin
a
x2f tan
2f
a
25 0.441 36 1 0 9 7 0 3 0.40 1.010 3m
G. 衍射光栅
a+b 光栅常量
先考虑多光束干涉
(ab)sink 光栅方程
光栅衍射的主极大方向由此方程决定. 光栅衍射图样 —— 在几乎黑暗的背景上形成 一系列又细又亮的明条纹. 各主极大要受单缝衍射的调制.
1.22
d
分辨率 R 1 d
1.22
1990 年发射的哈勃太空望远镜，其凹面镜的 直径为 2.4 m ，角分辨率约为 0.1〞，在大气层外 615 km 处绕地球运行，可观察 130 亿光年远的宇 宙深景，发现了 500 亿个星系。
I. X 射线衍射
X 射线是伦琴于 1895 年发现的，它是 在真空管中高速电子 撞击金属靶时产生的 一种射线，人眼看不 见，具有很强的穿透 能力。
将波振面 AB 分成 若干个等宽长条带
分割原则是 —— 相邻条带的相应点 发出的光到达 P 点 的光程差为半波长
asin N
2
奇数个半波带 偶数个半波带
asin(2k1) 明纹
2
asink
暗纹
2（5） 1（3）
0 1（2） 2（4）
asin
asin
当衍射角很小时， 中央明纹的半角宽
a
中央明纹的宽度约为其他明纹的两倍
最多能看到 3 级（7 条）衍射条纹.
例题 用波长 = 600 nm 的单色光垂直照射光栅，观 察到第 2 级和第 3 级明条纹分别出现在 sin = 0.20和 sin = 0.30 处，而第 4 级缺级。试求（1）光栅常数；
（2）狭缝宽度；（3）全部条纹的级数。
解 (ab)sink
(ab)0.2 02 ab61 06m
（A）
2n
（C） 2
n
（B）
2
（D） n
[A]
5、在杨氏双缝实验中，若用白光作光源，干涉 条纹的情况为 （A） 中央明纹是白色的； （B） 红光条纹较密； （C） 紫光条纹间距较大； （D） 干涉条纹为白色。
[A]
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
可应用于测晶面间距 d ，分析晶体结构。
DNA 分子的 双螺旋结构
选择题
1、光波的衍射现象没有声波显著，这是由于
（A）光是电磁波；
（B）光速比声速大；
（C）光有颜色；
（D）光的波长比声波短得多。
[D]
2、波长为 λ 的单色光垂直入射在缝宽 a = 4λ
的单缝上，对应于衍射角 = 30°，单缝处的
波阵面可划分的半波带的数目为
（A） 2个； （B） 4个； 1.（C） 6个； （D） 8个。
[B]
3、用 λ = 500 nm 的单色光垂直射在 2500 条/cm 刻痕的平面衍射光栅上，则第四级谱线的衍射 角应为
（A）30° （B）60°
（C）45° （D）90°
[A]
4、波长为 λ 的单色光在折射率为 n 的介质中从 a 点 传到 b 点，相位改变了 π ，则光从 a 点到 b 点的几 何路程为
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
菲涅耳
波场中各点的强度由各子波 在该点的相干叠加决定
能定量解释衍射图样中的强度分布
F. 单缝衍射
单缝夫琅和费衍射
光源和观察屏都在距离衍射单缝无限远处
P 为了讨论在 P 点振动的合成， 引入“半波带”的概念.
/2 A
a
B
半波带的个数与衍射角 有关，取决于单缝两边 缘处衍射光线的光程差
对应衍射角
xf(ta n 2 ta n 1 )f(a 3 2 b a 3 1 b )0.006m
例题 用钠黄光（ = 590 nm ）垂直入射在每毫米
刻有 500 条栅纹的光栅上，最多能看到几级条纹？
解 (ab)sink
ab1103 2106m 500
kmaxab529 11 0 06 093.39
第十讲 波动光学（二）
本讲主要内容
E. 惠更斯 — 菲涅耳原理 F. 单缝衍射 G. 衍射光栅 H. 光学仪器的分辩本领 I. X 射线衍射
E. 惠更斯 — 菲涅耳原理
光的衍射现象 光能绕过障碍物的边缘传播
圆孔衍射
惠更斯 — 菲涅耳原理
惠更斯
波阵面上各点都看成是 子波波源
能定性解释光的传播方向问题
6 5 4 3 21 0 1 2 3 4 5 6
对应某些 θ 值按多光束干涉应出现某些级 的主极大，由于单缝衍射的调制而造成这些主 极大缺失 —— 缺级现象
(ab)sink
asink'
k abk' a
k1,2,3,......
例如，a+b = 3a ，则 k = ±3，±6，±9，…… 对应的主极大缺级.
透镜焦平面上中央明纹的线宽度 x 2 f
a
明条纹宽度正比于波长，反比于缝宽.
0.16 mm
0.08 mm 0.04 mm 0.02 mm
例题 波长 546 nm 的平行光垂直照射在缝宽 0.437 mm 的单缝上，缝后凸透镜的焦距为40 cm ，求透镜焦平 面上衍射中央明纹的宽度。
解 asin
例题 波长为 500 nm 和 520 nm 的两种单色光同时垂
直入射在光栅常数为 0.002 cm 的光栅上，紧靠光栅后
用焦距为 2 m 的透镜把光线聚焦在屏幕上。求这两束
光的第 3 级谱线之间的距离。
解 (ab)sink
(ab)sin131 (ab)sin232
x2 x1
1
f
x1f tan1 x2 f tan2 tansin