物理光学(1)

1菲涅尔用光的弹性以太论：电矢量两个分量与入射面平行和垂直，在反射折射过程里这两个分量的振动是相互独立的。7.5.3本征振动：把这种经过光学器件后不发生变化的振动方式，叫做该光学器件的本征振动。例如：（1）两种透明媒质的界面的本征振动是p振动和s振动

（2）波晶片的本征振动是o振动和e振动（3）旋光镜片的--------------L-------------R--------（4）（2）（3的区别：垂直于光轴方向和平行于光轴方向切割出一块平行平面晶体。沿o方向或e方向线偏振的光束经波晶片后仍分别为沿方向或方向的线偏振光。

主截面：光线沿晶体某界面入射，界面法线与晶体光轴组成的平面。当入射面和主截面重合时，两折射线o光振动方向与主平面垂直，e光平行。皆在入射面内。。回答了：光在两种介质界面上的行为。1能流的分配，2位相的跃变，3偏振态的变化。光从光疏介质射向密介质时反射过程中，如果反射光在离开反射点时的振动方向相对于入射光到达入射点时的振动方向恰好相反，这种现象叫做半波损失。

从波动理论知道，波的振动方向相反相当于波多走（或少走）了半个波长的光程。入射光在光疏媒质中前进，遇到光密媒质界面时，在掠射或垂直入射2种情况下，在反射过程中产生半波损失，这只是对光的电场强度矢量的振动而言。如果入射光在光密媒质中前进，遇到光疏媒质的界面时，不产生半波损失。不论是掠射或

垂直入射，折射光的振动方向相对于入射光的振动方向，永远不发生半波损失。

光的干涉现象是有关光的现象中的很重要的一部分，而只要涉及到光的干涉现象，半波损失就是一个不得不考虑的问题。

光在不同介质表面反射时，在入射点处，反射光相对于入射光来说，可能存在半波损失，半波损失可以通过直观的实验现象——干涉花样——来得到验证。

半波损失理论的应用:

半波损失理论在实践生活中有很重要的应用，如：检查光学元件的表面，光学元件的表面镀膜、测量长度的微小变化以及在工程技术方面有广

泛的应用。

半波损失的原因:

在洛埃镜实验中，如果将屏幕挪进与洛埃镜相接触。接触处两束相干

波的波程差为零，但实验发现接触处不是明条纹，而是暗条纹。这一事实

说明洛埃镜实验中，光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值

为π的位相突变，这也相当于光程差突变了半个波长。

光在反射时为什么会产生半波损失呢？这是和光的电磁本性有关的，

可通过菲涅耳公式来解释。

在任何时刻，我们都可以把入射波、反射波和折射波的电矢量分成两

个分量，一个平行入射面，另一个垂直入射面。有关各量的平行分量和垂

直分量依次用指标p和s表示。以

i1、i1´ 和i2分别表示入射角、反射角和折射角，它们确定了各波的传播方向。以A1、A1´、A2来依次表示入射波、反射波和折

射波的电矢量的振幅，它们的分量相应就是Ap1、Ap1´、Ap2和As1、As1´、As2。但由于三个波的传播方向各不相同，必须分别规定各分量的某一方向为正，这种规入射光在光疏介质（n1小）中前进，遇到光密

介质（n2大）的界面时定可任意（只要在一个问题的全部讨论过程中始终

采取同一种正方向选择）。

1一个被光线照射的表面上的照度定义：照射在单位面积上的光通量。（光通量：实际是功率。单位时间内光源发出或通过一定接受面的能量，单位是流明lm）照度lx勒克斯：

2 124发光强度和亮度：发光强度I是candela1流明每球面度亮度是针对扩展光源的每块面元ds沿某一个方向有个发光强度，再除这个方向上的单位投影面积，流明、每平方厘米、每球面度单位立体角内，单位投影面积上的光通量就是扩展光源沿某一方向的亮度。：点光源沿某一个方向单位立体角内发出的光通量。

(视见函数：各种波长的光引起相同的亮暗感觉所需的辐射能通量中以5550A的绿光最敏感它需要的辐射能通量最少。。5550A的绿光和任一波长的光产生相同亮暗感觉所需要的光通量之比。称为视见函数最大值为1。适光性视见函数和适暗性视见函数：在明亮和昏暗的环境中视见函数是不同的。在昏暗的环境中，视见函数的极大值超短波方向移

动，人眼对蓝光比较敏感，物体偏蓝绿色。)1 照相机的景深照相机的物距一般远大于镜头焦距，所以像成在像方焦平面附近，在小范围内调节镜头和底片之间的距离，可以使不同距离以外的物体成清晰的实像于底片上。照相机的镜头只能使一个物平面上的在底片上点对点得精确成像，在这个物平面前或后的点在底片上成的是一个光斑，如果光斑线度小于底片能够分辨的最小距离，就认为这个平面上的物体在底片上成像仍然是清晰地。物体能够清晰成像的这个前后范围成为景深85：1 用两个点源做光的干涉实验的典型代表：杨氏双缝干涉实验：从同一列波的波面上取出的两个次波源总是相干的，即使它俩的位相都不稳定，但位相差却是恒定的。

2 自由光谱范围；高阶干涉条纹

3：夫琅禾费单缝衍射实验由于投射在这n 条缝上的平行光线是来自同一个点光源，所以光栅是一个典型的分波前干涉装置，所以n条缝之间又是相干迭加的所以接受屏上就不是单纯的单缝衍射图样光强增大n倍。屏

幕上一点的光振动是各缝引起震动相干迭加结果，这些光振动之间有相位差，相位差和p点的位置有关

。不是，对缝宽一定的单缝，不同波长的单色光形成同级明条纹的角位置也不一样。波长越大的衍射角越大。形成衍射光谱。单缝衍射每一点的光强仅仅有衍射角决定，与峰的位置无关。

3光栅，单缝衍射因子的作用。乘上单缝衍射因子后各级主级强大小不同，刚好遇上单缝衍射因子零点那几集主极强又消失了。缺级，包络是单缝衍射。

3 等厚干涉：下表面反射的光比上表面反射的光多走的路程就是2nh等厚线的光程差就不同，形成不同强度的干涉条纹。

4杨氏实验：两个电光源在接受屏上造成的复振幅分布。两球面波干涉场中等强度面是双曲面，双孔对接受屏幕中心所长的角度和干涉条纹间距成反比，乘积是波长。

5 231 光具组的孔径光阑，联合光具组的入射光瞳，它限制了入射的平行光束的孔径，6单个折射球面的物象距公式49页。5.15