注册物理光学

( A ) I 0 4( B ) 3 I 0 8( C ) 3 I 0 3 2( D ) I 0 1 6
解：画示意图
P1
P2
P3
I1 I0 2
I2I1co23s 0
I0 I1
I2
30
60
90 0
I3 答: C
I3I2co2s600 I1co 23 s0 0 co 26 s0 0 I20
3 4
光疏
2n e2 k
2ne2
e 4n
K=? K=1 答: B
7. 劈尖干涉 夹角很小的两个平面所构成的薄膜
106 m
空气劈尖
n1
n 2 n2 1
n1
平行单色光垂直照射空气劈尖上，上、下表面的
反射光将产生干涉，厚度为e 处，两相干光的光
程差为
2n2e
2
（1）干涉条件
2n2e 2 (k2 k1)2k k 1 0,,1 2,,2 3 明 暗条 条
2(n2r2n1r1)
光程差
2
两同相的相干光源发出的两相干光束， 干涉条纹明暗条件由光程差确定
k 干涉极大,明纹
(2k 1) 干涉极小,暗纹
(k0,1 ,2, )
2
5.杨氏双缝干涉
x明 kDd
x D d
x暗(2k1)2
D d
k0,1,2,
x
K=2 r2r12
s1
r1
d
中垂面
x0 r2r1 0
交界面时，反射光为线偏振光，则知
（A）折射光为线偏振光，且折射角是30°.
（B）折射光为部分偏振光，折射角是30°.
（C）折射光为线偏振光，折射角不能确定.
（D）折射光为部分偏振光，折射角不能确定.
反射光为线偏振光
60°为起偏角
答：B
5 .双折射
光轴
对于各向异性晶体
e
（方解石，石英），一
o
束光射入晶体后，可以
观察到有两束折射光的 现象为双折射现象。
o光和e光都是线偏振光。
寻常光线(o光) -----遵守折射定律
非常光线(e光) -----不遵守折射定律
e光沿晶体传播时，速度随入射光的方向变化，即
沿不同方向折射率不同。
人为双折射
光弹效应：某些非晶体（各向同性介质，如塑料， 玻璃）本无双折射现象，但受力后产生双折射。
IP
5
1 2
I0
I p 最大
1 2
I0
透过
IP 1 I0 2
答: A
4.反射和折射光的偏振Leabharlann Baidu反射和折射过程会使入射的自然光一定程度的偏振化
自然光
部分
i
偏振光
n1
部分 n 2
偏振光
反射光的偏振化程度和入射角有关，当入射角等于某一
特定值
i i0
arctgn2 n1
时，反射光为线偏振光。
此即布儒斯特定律 自然光
由双缝干涉相邻明纹（暗纹）的间距公式
明纹与其相邻的暗纹的间距为
正确答案是(B)。
(2019考题）
例2: 在双缝干涉实验 中,用透明的云母片遮
s1
r1
盖上面一条缝,则
O
(A)干涉图样不变.
s2
r2
(B)干涉图样下移.
(C)干涉图样上移.(D)不产生干涉条纹.
考察O处零级明纹
遮盖前,光程差 s1 os2or1r20
asin(2k1) 3
22
asin300
答: D
(2019考题）
例7：在单缝夫琅和费衍射实验中,若将缝宽缩小一 半,原来第三级暗纹处将是
(A)第一级明纹 (B)第一级暗纹
(C)第二级明纹
(D)第二级暗纹
答：Ａ
解: asin (2k1)2明纹
k暗纹
原来第三级暗纹
asin3 K=1
缩小一半
a sin
偏振光的光强。两偏振片的偏振化方向平行时 , 光 强最大;两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零;
自然光通过偏振片后光强减半
例10：P1和P2为两个偏振化方向相互垂直的两个平行放 置的偏振片，光强为I0的自然光垂直入射在第一个偏振 片P1上，则透过P1和P2的光强分别为：
A. I0/2和0 C. I0和 I0
a x =λ f
x
=
fλ a
（ 一级暗纹条件） （ 一级暗纹坐标）
Δ
x
=
2
x
=
2fλ a
说明
（ 中央亮纹线宽度）
①用 角指示条纹的位置
K=0的明纹已重 合于中央明纹中
②注意：明纹 暗纹
(2k 1)
2 k 0
k2k2
23
讨论
1.若缝变窄或变宽，各级条纹向何方移动？
原K级条纹
远离中央明纹
a 原K级条纹
说明 e f (k)
①用 e 指示条纹位置
②劈尖相当于厚度呈线性
l
e1
e2
变化的薄膜 ③对于同一级干涉条纹，具有相同的介质厚度。
④对空气劈尖 e=0处是暗纹
（2）空气劈尖任意相邻明条纹对应的厚度差：
2ek1 2(k1)
2ek
2
k
ek1 ek 2
K+1
k
l
ek
eekk11 ek
（3）任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离 l
遮盖后光程 s1os2o
答: C
故,这时的零级明纹(遮盖后)应向上移.
6.薄膜干涉
斜入射
12
垂直入射
12
n1
e
n2
e
n3
垂直入射时光线1与光线2的光程差为
n1 n2
n3
当 n1n2 n3时
当 n1n2 n3时 2n2e
半波损失
关于半波损失
2 光疏
光密
光入射到光疏媒质、光密 媒质界面时,反射光(在光 疏媒质中)将多走半个波长 的路程,此称半波损失
靠近中央明纹
a很宽 0 所有条纹重合于中央明纹
即光直线传播，不绕射。
2.若缝宽不变， 则 红光比紫光偏离远些
例6： 在单缝夫琅和费衍射实验中,波长为 的单色光
垂直入射到单缝上,对应于衍射角 300 方向上,
若单缝处波阵面可划分为3个半波带,则单缝的宽
度 a等于
( A ) ( B ) 1 .5 ( C ) 2 ( D ) 3
的单色光垂直
入射到光栅常数
的平面衍射光栅上，
可观察到的光谱线的最大级次为：
A. 2
B. 3
C. 4
D.5
光栅公式 dsink
可观察到的最大级次应 满足 A
2
由 sin1 可知，
kdsin
2106/550109 3.6
最多能看到第3级条纹
答: B
(2019考题）
三、 光的偏振
横波的偏振性
振光
E
动矢
光的波长为：（
）
A. 269nm B. 539nm C. 2690nm D. 5390nm
d k
2
0.62106 2300
2
539nm
B
二、光的衍射
1. 光的衍射现象
缝较大时 ，光是直 线传播的
屏幕
阴 影
几何亮区
绕射
缝很小时，衍射 现象明显
光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光的衍射现象。
1.相干光源：频率相同, 振动方向相同,位相差恒定的 两个光源。
2.获得相干光的途径（方法） 提高光源质量
分束
如采用激光器可获得单色性很好的光---相干光源
对普通光源:可将光源上一发光点的光分成两束， 各经历不同的路径再会合迭加。(同“成分”叠加）
3.明暗位置所满足的条件
根据波动理论：
02 01 2(r2r1)
2
3 2
(211)
2
3.光学仪器的分辨率 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。 中央最亮的亮斑称为爱里斑。
爱里斑
s1 *
D δφ
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象第一个最暗处相重合，认 为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨。
( a + b ) sin
相邻两缝光线的光程差
(a+b)sin =k k=0,±1, ±2, ··· 光栅公式
5.X射线衍射-布拉格公式
2dsink
例8.若用白光入射到衍射光栅上，则在可见光范围内， 同一级光谱中偏离中央主极大最远的是
A 兰光 B 红光 C 黄光 D 紫光
[B ]
例9：波长为
L
S
R
M 半透 半反镜
rd
牛顿环干涉图样
光程差
Δ 2d
2
k(k1 ,2 , ) 明纹
(k1) (k0,1,)暗纹
2
9. 迈克耳孙干涉仪
M' 2
M1
G1
d
d
G2
M2
移动反射镜
d k
2
M1
移
干涉
动
条纹
距 离
移动 数目
例5：若在迈克尔干涉仪的可动反射镜M 移动0.620mm
过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用
l
2sin
2
例4：平玻璃构成空气劈尖,用单色平行光垂直入射,若 劈尖的上表面向上平移，干涉条纹怎样变化？
（A）各级条纹向左移，条纹间距不变。 （B）各级条纹向右移，条纹间距不变。 （C）各级条纹向左移，条纹间距变大。 （D）各级条纹向右移，条纹间距变小。
间距 l 2
答（A）
k
8. 牛顿环 显微镜 T
中央明纹
s2
r2
D
K=－2 r2r12
x
讨论 入射光为白光
r1
s1
中央０处 K=0 白光
红光
d
x1
01
D0 d
s
2
r2
o
紫光
x2
02
D0 d
D
非中央 (K=1)
红光
x1
11
D d
紫光
x2
12
D d
远离中央 靠近中央
例1 在双缝干涉实验中，波长为 的单色光垂直入射 到缝间距为 的双缝上，屏到双缝的距离为 ，则 某一条明纹与其相邻的暗纹的间距为：
偏振片
方 向
③偏振光的起偏和检偏
线偏振光
起偏：使自然光（或非偏振光）变成线 偏振片
偏振光的过程。
检偏：检查入射光的偏振性。
自然光
P1
P2
线偏振光
I=0
起偏器
检偏器
3.线偏振光通过偏振片后的光强—马吕斯定律
P2
线偏振光
I=?
II0co2s 马吕斯定律
---线偏振光的振动方向与检偏器的偏振化方向
之间的夹角 注意:式中 I 0 不是自然光的光强，而是入射到偏振片上
1 4
例12: 一束光是自然光和偏振光的混合光,让它通过一 偏振片,若以此入射光束为轴旋转偏振片,测得透射光强 度最大值是最小值的５倍,则入射光束中自然光与偏振 光的光强比值为
(A)１／２ (B)１／５ (C)１／３ (D) 2
解: I p
I0
Imax
1 2
I0
IP
I m in
1 2
I0
1 2
I0
2. 单缝夫琅和费衍射
L1
K L2
S
E 屏幕
干涉：从同一点出发的光分成两束，再相遇后干涉。 衍射：从同一点出发的光分成无数束光，再相遇后
干涉
菲
A
P
涅
A1
耳 半
a
A2 A3
C
波 带 奇数
B2
(2k1)2 (k1,2, ) 明纹
asin 2k2k (k1,2, ) 暗纹
BCasin
0
偶数
中央明纹
22
起偏振角
i 0 布儒斯特角
i0
线偏振光
i0
全偏振光
n1 可以证明：
0
n2 部分偏振光
i0 0 900
例13: 一束自然光从空气射向一块平板玻璃，设入射角
等于布儒斯特角，则反射光为：
A. 自然光
B. 部分偏振光
C. 完全偏振光
D. 园偏振光
正确答案是C。
(2019考题）
例14: 自然光以60°的入射角照射到某两介质
2k 有 AmaxA1A2 (2k1)有 Amin ︱A1 A︱2
∵ 02010 故上式改写为：
I A2
r2 r1
波程差
k 有 I max 光强最大，明条纹
(2k1)2 有 Imin0 暗条纹
(k=1,2, …)
4. 光程与光程差
光程 光在某一媒质中所经历的几何路程 r与介 质折射率 n 的乘积 nr
注册物理光学
此处添加副标题内容
第四部分 光学
大纲要求：相干光的获得 杨氏双缝干涉 光程 光程差 薄膜干涉 光疏介质 光 密介质 迈克尔逊干涉仪 惠更斯─菲 涅尔原理 单缝衍射 光学仪器分辨本领 衍射光栅与光谱分析X射线衍射 布喇格 公式 自然光和偏振光 布儒斯特定律 马吕斯定律 双折射现象
一、光的干涉
光密 光疏
光入射到光密媒质、光疏 媒质界面时,反射光(在光 密媒质中)无半波损失
例3：一束波长为 的单色光由空气入到折射率为
n 的透明薄膜上,薄膜在空气中,要使反射光得到加
强,则薄膜的最小厚度为 (A) 4
(B) (4n)
+0
(C) 2
(D) (2n)
n0 1
1
n2膜
n0 1
2 光疏 光密
恰
能
不
能
分
能
分
辨
分
辨
辨
δφ
s1*
D 0
s2*
在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，
称为最小分辨角0 。
最小分辨角为： 01.22/D
最小分辨角的倒数 1 称为光学仪器的分辨率 0
RD/1.22
4.光栅衍射
( a +b ) sin
a +b
屏
a
0 x
b
f
d=a+b
(a+b) ~10 5~10 6m光栅常数
B. 0和I0/2 D. I0/2和I0/2
光强为I0的自然光通过第一个偏振片，变为线偏振光，
而且光强线偏振光为入射光强的一半；
通过第二个偏振片光强，由马吕斯定律可得
正确答案是A。
(2019考题）
例11: 三个偏振片P1，P2与P3堆叠在一起， P1与P3的偏 振化方向相互垂直，P2与P1的偏振化方向间的夹角为 30°.强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依 次 透过偏振片P1、P2与P3，则通过三个偏振片后的 光强为
面量
0
v
H
1.偏振光的表示法：
⑴线偏振光的表示法：
光振动垂直板面
光振动平行板面
⑵自然光的表示法：
⑶部分偏振光的表示法：
平行板面的 光振动较强
垂直板面的 光振动较强
2、偏振光的获得
①某些物质制成的透明薄片
自然光
（硫酸金鸡钠碱），只允许一
偏
个方向的光振动通过，称为偏
振
振片。
化
②偏振化方向：允许光振动通 过的方向