第三章 物理光学汇总
物理光学知识点总结
物理光学知识点总结1. 光的基本概念- 光是一种电磁波，具有波动性和粒子性（光子）。
- 可见光谱是人眼能够感知的光的范围，大约在380纳米至750纳米之间。
2. 光的传播- 光在均匀介质中沿直线传播。
- 光速在不同介质中不同，真空中的光速约为299,792,458米/秒。
- 光的传播遵循光的折射定律和反射定律。
3. 反射定律- 入射光线、反射光线和法线都在同一平面内。
- 入射角等于反射角，即θi = θr。
4. 折射定律（Snell定律）- n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中n1和n2是两种介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。
5. 光的干涉- 干涉是两个或多个光波相遇时，光强增强或减弱的现象。
- 干涉条件是两束光的频率相同，且相位差恒定。
- 常见的干涉现象有双缝干涉和薄膜干涉。
6. 光的衍射- 衍射是光波遇到障碍物或通过狭缝时发生弯曲和展开的现象。
- 单缝衍射、圆孔衍射和光栅衍射是常见的衍射现象。
7. 光的偏振- 偏振光是电磁波振动方向受到限制的光。
- 线性偏振、圆偏振和椭圆偏振是偏振光的三种类型。
- 偏振片可以用来控制光的偏振状态。
8. 光的散射- 散射是光在传播过程中遇到粒子时发生方向改变的现象。
- 散射的强度与粒子大小、光波长和入射光强度有关。
- 常见的散射现象有大气散射，导致天空呈现蓝色。
9. 光的颜色和色散- 颜色是光的另一种表现形式，与光的波长有关。
- 色散是光通过介质时不同波长的光因折射率不同而分离的现象。
- 棱镜可以将白光分解成不同颜色的光谱。
10. 光的量子性- 光电效应表明光具有粒子性，光子的能量与其频率成正比。
- 波恩提出的波函数描述了光子的概率分布。
- 量子光学是研究光的量子性质的学科。
11. 光的相干性和光源- 相干光具有固定的相位关系，激光是一种高度相干的光源。
- 光源可以是自然的，如太阳，也可以是人造的，如激光器和灯泡。
12. 光学仪器- 望远镜、显微镜、光纤和光学传感器都是利用光学原理工作的仪器。
物理中光学知识点总结
物理中光学知识点总结几何光学是研究光在微观尺度上的传播规律，主要涉及光的传播路径、折射率、反射等现象。
几何光学的核心理论是光的折射定律和反射定律。
光的折射定律是指光由一种介质传播到另一种介质时，光线两侧的入射角和折射角之比等于两种介质的折射率之比。
光的反射定律是指光线入射到平坦表面上时，入射角等于反射角。
这两个定律是几何光学的基础，能够描述光线在不同介质间的传播规律。
物理光学是研究光在微观尺度上的传播规律，主要涉及光的波动性质、干涉、衍射等现象。
物理光学的核心理论是光的波动性质和干涉、衍射现象。
根据光的波动性，可以用波动理论解释光的干涉和衍射现象。
干涉是指两个或多个波振幅叠加产生的明暗条纹的现象。
根据干涉现象可以研究光的波长、光的相位差等。
衍射是指当光线通过狭缝或障碍物时产生的波的向前传播的现象，根据衍射现象可以研究光的波长、小孔成像等。
物理光学通过这些现象可以对光的传播规律进行深入的研究。
量子光学是研究光与微观世界相互作用的规律，主要涉及光子的产生、激光技术等。
量子光学的核心理论是光子的本质和量子态。
光子是光的微粒性质，光常被看作是由光子组成的。
激光技术是通过光子的特性产生的一种灯光，在通信、医学、工业等领域有着广泛的应用。
量子光学研究了光子与物质之间的相互作用，探讨了光子的量子特性以及光的量子态等，为光学技术的发展提供了理论支持。
光学在生活和工业中有着广泛的应用，比如激光技术、光学通信、光学仪器等。
激光技术利用光的高单色性、高亮度和高方向性，广泛应用于医学、通信、材料加工等领域。
光学通信利用光传输信息，具有传输速度快、带宽大、免受电磁干扰等优点。
光学仪器是利用光学方法，进行观测、测量、分析的仪器，比如显微镜、望远镜、激光测距仪等，广泛应用于科研、医学、军事等领域。
总之，掌握光学知识对于理解光的传播规律和应用具有重要意义。
通过深入学习光学知识，可以更好地理解光的波动性质、光的微粒性质以及光与物质的相互作用等，为相关领域的研究和应用提供理论基础和技术支持。
《物理光学》第3章 光的干涉和干涉仪
2 2
2
2
消去根号，化简便得到等光程差面方程式 :
x2 ∆ 2
2
−
y2 + z2 d ∆ − 2 2
条纹对比度主要影响因子: 光源大小 非单色性 振幅比（光强比）
3.4.1 光源大小的影响 (1)光源的临界宽度 ：可见度下降到零时光源的临界宽度。 假设光源只包含两个强度相等的发光点S和S’，S和S’在屏幕 E上各自产生一组条纹，两组条纹间距相等，但彼此有位移。
S ′S 2 − S ′S1 =
2 2
=1
将Δ=mλ代入
x2 mλ 2
2
−
y2 + z2 d mλ − 2 2
2 2
=1
等光程差面是一组以m为参数的回转双曲面族，x轴为回转轴 干涉条纹就是等光程差面与观察屏幕的交线。
结论：
干涉图样是由一系列平行等距的亮带和暗带组成。
1 e= ∝ W W
条纹间距与光波波长有关。波长较短的单色光，条纹较密， 波长较长的单色光，条纹较稀。
λ
§3.1.2 等光程差面和干涉条纹形状 在屏幕上观察到等距的直线干涉条纹条件: d《D，且在Z轴附近观察 设光屏上任意点P的坐标为(x、y、z），则有:
d r1 = S1 P = x − + y 2 + z 2 2 d r2 = S 2 P = x + + y 2 + z 2 2
I0dx为宽度dx的S点元光源的强度，Δ为D点元光源发出的 两束相干光到达P点的光程差。
物理光学知识点
第一章波的基本性质一. 填空题1 某介质的介电常数为ε，相对介电常数为r ε，磁导率为μ，相对磁导率为r μ，则光波在该介质中的传播速度v=）；该介质的折射率n =（）。
2 单色自然光从折射率为n 1的透明介质1入射到折射率为n 2的透明介质2中，在两介质的分界面上，发生（反射和折射）现象；反射角r θ、透射角t θ和入射角i θ的关系为（ri θθ=，12sin sin i t n n θθ=）；设12,υυ分别为光波在介质1、介质2中的时间频率，则12υυ和的关系为（ 12υυ=）；设12,λλ分别为光波在介质1、介质2中的波长，则12λλ和的关系为（1122n n λλ=）。
3 若一束光波的电场为152cos 210π⎡⎤⎛⎫=⨯- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦z E j t c, 则，光波的偏振状态是振动方向沿（ y 轴）的（线）偏振光 ；光波的传播方向是（z 轴）方向 ；振幅是（2 ）v m ；频率是（1510）Hz ；空间周期是（ 7310-⨯ ）m ；光速是（ 8310⨯ ）m/s 。
4 已知为波长632.8nm 的He-Ne 激光在真空中的传播速度为3.0x108m/s ，其频率ν为 4.74x1014Hz ；在折射为1.5的透明介质中传播速度v 为 2.0x108m/s ，频率为 4.74x1014Hz ，波长为 421.9nm ；5 一平面单色光波的圆频率为ω、波矢为k，其在真空中的光场E 用三角函数表示为)cos(0r k t E E ⋅-=ω，用复数表示为)(exp 0t r k i E E ω-⋅=；若单色球面(发散)光波的圆频率为ω、波矢为k ，其在真空中的光场E 用三角函数表示为)cos()(1r k t r E E ⋅-=ω，用复数表示为)(ex p 1t r k i r E E ω-⋅=；6 一光波的波长为500nm ，其传播方向与x 轴的夹角为300，与y 轴的夹角为600，则其与z 轴的夹角为900 ，其空间频率分别为 1.732x106m -1 、 1x106m -1 、 0 ；7 玻璃的折射率为n ＝1.5，光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为________；光从玻璃射向空气时的布儒斯特角为________。
物理光学第三章 习题答案
（2）
m 20 2 2 h 10 cos 2 40 20 4 h 16 20 2 0.707rad cos 2
3.24 牛顿环也可以在两个曲率半径很大的平凸透镜之间的空气层 中产生。如图所示，平凸透镜A和B的凸面的曲率半径分别为RA 和RB，在波长600nm的单色光垂直照射下，观察到它们之间空气 层产生的牛顿环第10个暗环的半径rAB=4mm。若有曲率半径为RC 的平凸透镜C，并且B、C组合和A、C组合产生的第10个暗环的 半径分别为rBC=4.5mm和rAC=5mm，试计算RA，RB和RC。
4.4 F-P标准具的间隔为2.5mm，问对于波长为500nm的光，条 纹系中心的干涉级是多少？如果照明光波包含波长500nm和稍 小与500nm得两种光波，它们的环条纹距离为1/100条纹间距， 求未知光波的波长。 解：条纹系中心的干涉级为：
2h m 2h m 104
e 2 0.0005(nm) 2he 499.9995(nm)
4.3 将一个波长稍小于600nm的光波与一个波长为600nm的光波 在F-P干涉仪上进行比较。当F-P干涉仪两镜面间距离改变 1.5mm时，两光波的条纹系就重合一次。试求未知光波的波长。 解： 2l n n 1
解得： n 5 103 n ' 599.88 109 (m) n 1
（3） 2nh cos 2 m 2nh sin 2 2 2 0.0022 2nh sin 2 由 sin 1 n sin 2 cos 1 1 n cos 2 2 n cos 2 2 1 0.0033 cos 条纹间距为：e f 1 6.7 10－4 m
高中物理光学知识点总结归纳
高中物理光学知识点总结归纳光学是研究光的发射、传播、反射、折射、干涉、衍射、偏振、吸收及光与物质相互作用的基本规律的科学。
在高中物理中，光学是一个重要的内容，其中包含了很多基本的概念和原理。
以下是高中物理光学相关的知识点总结归纳。
1. 光的传播性质：光在真空中的传播速度是恒定的，约为3.0 × 10^8 m/s。
光的传播是直线传播，具有直线传播性。
光的传播是各向同性的，没有优先方向。
2. 光的反射：光线从光疏介质到光密介质界面，发生反射时，入射角等于反射角，反射光线在入射平面上。
光线从光密介质到光疏介质界面，发生反射时，入射角等于反射角，反射光线在入射平面上。
光线从光密介质到光疏介质界面，折射光线在入射面的法线上，折射定律描述了光线折射的规律。
3. 光的折射：光的折射定律：光线在通过光疏介质和光密介质的界面时，入射角、折射角和介质折射率之间的关系为： n₁sinθ₁=n₂sinθ₂，其中n₁和n₂分别为两个介质的折射率，θ₁和θ₂分别为入射角和折射角。
4. 光的干涉：光的干涉是指两束或多束光相互叠加形成干涉图案的现象。
干涉可以分为两种类型：构成干涉的光线之间相位差恒定的干涉（相干干涉）和相位差不恒定的干涉（非相干干涉）。
5. 光的衍射：光的衍射是指光通过物体的孔或者经过物体的边缘时发生的一种现象，导致光的传播方向发生弯曲和分散。
衍射现象只有在波长与物体尺度相接近时才会显现出来。
6. 光的偏振：光的偏振是指光中的电场矢量只在某一个方向上振动的现象。
光的偏振可以通过偏振镜或者偏振片进行实验观察和研究。
偏振光在通过偏振片时，只有与偏振方向一致的光被透过，其他方向的光被吸收或者反射。
7. 光的吸收与发射：光与物质相互作用时，会发生光的吸收和发射。
物质的颜色是由于物体对不同波长的光的吸收和反射，吸收的光能量被转化为物体的内能。
物体的发光是由于外界能量激发物体的原子或者分子，使其由激发态返回到基态释放出能量。
物理光学第三章 梁铨廷
I
4I0
cos2 ( )
2
4I0
2 cos2 (
2
)
4I0
c os2
r2
r1
对于整个屏幕，当一些点满足 m 时，I 4I0 为光强最大值。
当一些点满足 m 1 时，I 0 为光强最小值。
2
其余点的光强在0和4I0之间。
3.4.1 光源大小的影响
第三章 光的干涉和干涉仪
当光源为理想的点光源时，产生的干涉条纹中暗条纹的强度 为零，所以K=1，条纹对比度最好。 但实际光源不可能是一个单一发光点，它是很多发光点的集 合体，每一个点光源都会形成一对相干光源，产生一组干涉条 纹。
由于各点光源位置不同，形成的干涉条纹位置也不同，干涉 场中总的干涉条纹是所有干涉条纹的非相干叠加。
IM、Im分别是条纹光强的极大值和极小值。
从定义式来看，条纹的对比度与亮暗条纹的相对光强有关。 当Im=0时，K=1，对比度最好，称为完全相干； 当IM= Im时，K=0，条纹完全消失，为非相干。 条纹的对比度取决于以下三个因素： 光源大小、光源的非单色性、两相干光波的振幅比。
3.4.3 两相干光波振幅比的影响
记此时的扩展光源宽度为临界宽度bc（=2a）。
3.4.1 光源大小的影响
第三章 光的干涉和干涉仪
1 光源的临界宽度
d / 2 bc / 2
l2
l1
l
l1
l2
bc 2
d 2
1
bc d
2l
S `S 2
S `S1
物理光学-第3章 光的衍射
f x = ρ cos φ
f y = ρ sin
dx0 dy 0 = r0 dr0 dα 0
( x0 , y 0 ) = A
α0
0 ~ 2π
r0
0~a
24
3-4 夫琅和费圆孔衍射
光强分布公式
ie iKz 2 z ( x12 + y12 ) + ∞ i 2π ( f x x0 + f y y0 ) u ( x, y ) = e u ( x 0 y 0 )e dxo dy 0 ∫ ∫∞ λz
4
3.2衍射的基本理论
①狭缝衍射 ②圆孔衍射
5
3.2衍射的基本理论
惠更斯-菲涅耳原理
6
3.2衍射的基本理论
惠更斯原理是描述波的传播过程的一个原理。设波 源在某一时刻的波阵面，面上每一点都是一个次波 源，发出球面次波。次波在随后的某一时刻的包迹 面形成一个新的波阵面。波面的法线方向就是波的 传播方向。这就是惠更斯原理。 菲涅耳在研究了光的干涉现象以后，考虑到次波来 自同一光源，应该相干，因而波阵面上每一点的光 振动应该是在光源和该点间任意一个波面上发出的 次波迭加的结果。这样用干涉理论补充的惠更斯原 理叫作惠更斯-菲涅耳原理。
12
3-2-3 夫琅和费衍射和菲涅耳衍射
夫琅和菲近似：衍射屏到孔的距离z很大，透光孔很小 2 2
2 2 x0 + y 0 k ( x0 + y 0 ) max ≈0 z >> 2 z 2 2 2 2 2 1 ( x1 x0 ) + ( y1 y 0 ) 1 x12 + y12 1 x0 + y 0 x1 x0 + y1 y 0 r ≈ z 1 + = z 1 + 2 z 2 + 2 z 2 2 z2 2 z k [( x x ) + ( y y ) ] i i ikz u ( x1 y1 ) = e ∫∫ u ( x 0 y 0 )e 2 Z dx 0 dy 0 λz k 2 2 2 2
物理光学课后习题答案-汇总
和
的合成。
解
：
=
，（m 为奇
= = =
=
。
两个振动方向相同的单色波在空间某一点产生的
振动分别为
和
。若
Hz，
数），
，
所以
=
。
试求如图所示的周期性矩形波的傅立叶级数的表
达式。
解：由图可知，
，
V/m， 8V/m，
，
，
求该点的合振动表达式。
解
：
=
，
，
=
所以
。
=
=
=
。
求如图所示的周期性三角波的傅立叶分析表达式。
面上时，
，其中
。
证明： 儒斯特角，所以
，因为 为布 ，
=
=
=
证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻璃片
的上表面时，下表面的入射角也是布儒斯特角。
证明：由布儒斯特角定义，θ+i=90º ，
设空气和玻璃的折射率分别为 和 ，先由空气入
射到玻璃中则有
，再由玻璃出射
=
律
则
，其中
，又根据折射定
，得
，
，得证。
利用复数表示式求两个波
的宽度为
又由公式
，得双缝间距
离
=
。
设双缝间距为 1mm，双缝离观察屏为 1m，用钠光照
某种激光的频宽 的波列长度是多少
Hz，问这种激光
解：由相干长度
，所以波列长度
。
第二章 光的干涉及其应用
在与一平行光束垂直的方向上插入一透明薄片，其
明双缝。钠光包含波长为
nm 和
两种单色光，问两种光的第 10 级亮 条纹之间的距离是多少
物理光学与应用光学第三章PPT课件
空气平板出射d n 面G的光线投射高度h2
B dF D
•再从G点以d后n 的光路全部加l上轴向平 移量 l(11)d ，即可得到实际光路。
n
AE
G
B dd n F
.
第三节 反射棱镜
反射镜可以改变光轴方向，减小长度，转像、倒像等。但
1、镀膜，不耐久 2、光能损失 3、装校不便。
一、反射棱镜的类型
反射棱镜：把多个反射面做在同一块光学材料（如玻璃） 上的光学零件。
.
第一节 平面镜成像
平面镜 —— 唯一能成完善像的光学元件
A
N
B
B1
A
P
Q
P
Q
O
O1
A
（a）实物—— 虚像
A
（b）虚物—— 实像
.
3
一、平面镜成像
球 面 镜 成 像 ：112 l l r
r
l l
1
★ 性质分析: 物像相对于平面镜对称分布、虚实相反。
.
采 用
y
P
右
手
坐 标
z
x
O
法
则
Q
y'
x'
.
二、平行平板的“等效空气层” 1）近轴光线（I较小）
S
A EC
sA E
P
H
G
P G
B dF D
dn
l
B dd n F
A
平行平板玻璃的折射
l' d1 1 n
等效空气层
dd n
.
凡在光路中有平行平板玻璃（如反射棱镜）时
•首S先用厚A度为
dE n
的C等效空气平板
取代厚度为d的平板玻H璃，算出等效
高二物理第三章光学知识点
高二物理第三章光学知识点光学作为物理学中的重要分支，研究的是光的本质、传播规律以及与物质相互作用的现象。
在高中物理课程中，光学是一个重要的章节，涉及到很多基本概念和原理。
本文将从几个主要方面介绍高二物理第三章光学的知识点。
一、光的传播与光的直线传播光是一种电磁波，具有特定的传播性质。
它以极高的速度传播，在真空中的速度约为3.0×10^8m/s，光在介质中传播时会发生折射现象。
当光在均匀介质中传播时，其传播路径呈直线，因此称为光的直线传播。
二、光的反射与光的折射光在与界面相遇时，会发生反射和折射。
光的反射是指光线从一介质射向另一介质时，遇到界面而改变传播方向的现象。
光的折射是指当光从一种介质射向另一种介质时，由于介质的折射率不同，光线改变传播方向的现象。
三、光的色散与光的衍射光的色散是指白光经过光的折射、反射、散射等现象时，由于不同波长的光在介质中的传播速度不同，使白光中的各种颜色分离出来的现象。
光的衍射是指光通过狭缝或障碍物后，在背后形成明暗条纹的现象。
四、光的成像与光的光路追迹法光的成像是指光通过透镜或反射镜后，在焦点处形成清晰的像的现象。
光的光路追迹法是一种基于光的传播规律，通过构建光线追迹图来解决光学成像问题的方法。
五、光学仪器与光学现象的应用光学仪器是利用光的传播、反射、折射等性质制作的具有特定功能的仪器。
常见的光学仪器包括显微镜、望远镜、光栅等。
光学现象的应用广泛，如光纤通信、激光技术、光学传感器等。
六、光的本质与光的量子性光的本质是物质与电磁场相互作用而产生的结果，既具有波动性，又具有粒子性。
根据光的量子性，光的能量是由量子的光子所携带的，光的强度与光子数目成正比。
总结起来，高二物理第三章光学主要涉及了光的传播、反射、折射、色散、衍射、成像、光学仪器、光学现象的应用以及光的本质和量子性等知识点。
通过学习这些知识，可以更深入地理解光的特性和行为，掌握光学原理，并能够将其应用于实际问题的解决中。
物理高三光学知识点归纳总结
物理高三光学知识点归纳总结光学是物理学中的重要分支，研究光的传播、折射、反射、干涉、衍射等现象。
高三阶段是学生备战高考的关键时期，为了帮助同学们系统地回顾和掌握光学知识点，本文将对光学的重要概念和定律进行归纳总结。
旨在帮助同学们迅速回顾光学知识，巩固自己的学习成果。
1. 光的传播光是电磁波，在真空中的传播速度为光速c。
它在光密介质和光疏介质中的传播速度分别为v1、v2，并遵循折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2。
其中，n1和n2分别为两介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
2. 光的反射光在平面镜上的反射遵循反射定律：入射角等于反射角。
根据反射定律，可以推导出光的像和像的性质，如实像、虚像、放大、缩小等。
3. 物体在镜中的像的位置根据物像关系公式：1/f=1/v+1/u，可以确定物体在镜中的像的位置。
其中，f为镜的焦距，v为像的距离，u为物的距离。
通过镜的凹凸性质可以判断像的位置是实像还是虚像。
4. 透镜的成像规律透镜也可以成像，利用透镜成像的关键是掌握透镜的成像规律。
透镜成像的关键是根据物距、像距和焦距之间的关系进行计算。
对于凸透镜而言，物距u为正，像距v和焦距f的关系遵循公式：1/f=1/v-1/u。
而对于凹透镜而言，物距u为负。
5. 干涉现象干涉是光学中重要的现象之一，可以通过干涉来研究光的波动性质。
常见的干涉现象有双缝干涉和薄膜干涉。
双缝干涉是指光通过两个狭缝后呈现出干涉条纹的现象。
薄膜干涉是指光在薄膜中的反射和折射造成的干涉现象。
6. 衍射现象衍射是光通过障碍物的缝隙或物体边缘时发生的现象。
常见的衍射现象有单缝衍射和双缝衍射。
单缝衍射是指光通过一个狭缝后发生的衍射现象，而双缝衍射是指光通过两个狭缝后发生的衍射现象。
7. 光的偏振偏振是指光中的电场矢量振动方向具有特定的方向性。
光的偏振态有线偏振、圆偏振和椭圆偏振三种。
偏振片可以通过选择性地吸收非偏振光，从而得到特定偏振方向的光。
物理光学-第三章
设Q是波前上的任意一点，Q点的光波场可表示为 ~ E(Q, t ) E (Q)eit
~ E(Q) 为复振幅，在Q点处取一个面元ds ，则ds 面元上的次波
源对P点光场的贡献为
K ( ) 为倾斜因子，C 为比例系数。
e ikr ~ ~ dE ( P) CK ( ) E (Q)ds r
二、衍射分类 衍射系统由光源，衍射屏和接收屏组成，通常按它们相互间距 离的大小，将衍射分为两类： 一类是光源和接收屏（或两者之一）距离衍射屏有限远；此为 菲涅耳衍射（近场衍射）。 另一类是光源和接收屏都距离衍射屏无穷远，此为夫琅和费衍 射（远场衍射）。
A
s
光源 K 衍射屏
B
E 观察屏
三、惠更斯原理
Z Q R S Z` s为点波源，∑为从S发出的球面波在某时刻到达的波面，P为 波场中的某个点。要问，波在P点引起的振动如何？ r P
惠更斯－菲涅耳原理可以表述如下： 波前上每一个面元都可看成是新的振动中心，它们发出 次波（频率与入射波相同）；在空间某一点P的振动是所 有这些次波在该点的相干迭加。 由惠更斯—菲涅耳原理知： 应该把∑面分割成无穷多的面元d ∑ ，把每个面元d ∑看 成发射次波的波源，从所有面元发射的次波将在P点相遇。 一般说来，由各面元d ∑到P点的光程是不同的，从而在 P点引起的振动位相不同，P点的总振动就是这些次波在 这里相干叠加的结果。
表述：任何时刻的波面上的每一点都可作为发射子波的波源， 各自发出球面子波。其后任一时刻所有子波波面的包络面形成 整个波动在该时刻的新波面。 优点：① 可以直观描述波的传播并解释衍射产生的原因。 ② 可由已知波面求另一时刻的波面。 不足：对衍射仅有定性解释，无法用波长、振幅、位相等物理 量对衍射结果作定量描述。
物理光学期末复习重点
不服从叠加原理和独立传播原理的媒质称为‘非线性媒质’。
4.两个频率相同、振动方向相同而传播方向相反的单色光波产生叠加后形成驻波。
5.调制波光强为确定数值的点的传播速度就是调制波的“位相速度”-群速度。群速度是指某个光强值在空间的传播速度，因此它表示拍频波能量的传播速度。
(1)干涉现象是有限个相干光波的叠加;
(2)衍射现象则是无限多个相干光波的叠加结果。
2.衍射问题的三个基本要素：1.光源发出的光波。2.衍射物。3.衍射图形。
3.在基尔霍夫标量衍射理论的基础上，研究两种最基本的衍射现象和应用：菲涅耳衍射(近场衍射)和夫琅和费衍射(远场衍射)
4.菲涅耳－基尔霍夫衍射公式：
9.干涉条纹的表征：
干涉级m
条纹间距e： ；由条纹间距e与两孔间距d的反比关系可知，要使干涉条纹易于观察，两孔间距应尽可能小。
会聚角 ；条纹间距与光束的会聚角成反比。因此，会聚角应尽可能小。
10.杨氏双缝干涉属于非定域干涉。
11.干涉条纹的清晰程度用条纹的对比度表示。定义是
条纹的对比度取决于以下三个因素：
26.波片是对特定的波长而言；
自然光入射波片时，出射光仍然是自然光
为改变偏振光的偏振态，入射光与波片快轴或慢轴成一定的夹角
7.光波分离基本方法：分波阵面法和分振幅法；
分波阵面法：把光波的波面（波前）分为两部分。如杨氏双缝干涉实验
分振幅法：利用反射和折射把原光波振幅分为两部分。如薄膜干涉、等厚干涉
无论是分波前法还是分振幅法，只有光程差小于光波的波列长度，才能满足位相差恒定的条件。
杨氏干涉实验
8.光强分布
===
高二物理知识点总结光学篇
高二物理知识点总结光学篇高二物理知识点总结 - 光学篇光学是物理学中的一个重要分支，研究光的传播和与物质的相互作用。
在高二物理学习中，我们接触到了光学的一些基础知识和实验现象。
本文将对这些知识点进行总结。
1. 光的传播性质光是一种电磁波，具有传播的性质。
它可以直线传播，光线在均匀介质中的传播路径遵循直线传播原理，光束可以通过凸透镜和凹透镜的成像实验来验证这一原理。
另外，光还具有折射、反射和散射等传播性质。
光的折射规律由斯涅尔定律给出，即入射角与折射角的正弦值之比在不同介质中保持恒定。
2. 光的干涉和衍射光的干涉是指两道或多道光波叠加形成干涉图案的现象。
干涉实验常见的有杨氏双缝干涉和杨氏单缝干涉。
杨氏双缝干涉实验可展示出明暗相间的干涉条纹，从而验证光的波动性质。
衍射是光通过一个孔或者绕过障碍物后产生的弯曲和扩散现象。
夫琅禾费衍射公式描述了衍射现象的规律。
3. 光的颜色和色散光的颜色是由光的频率决定的，频率越高，光的颜色越偏蓝，频率越低，光的颜色越偏红。
当光通过一个透明介质，如三棱镜时，由于不同颜色光的折射率不同，会发生色散现象，从而形成彩虹色的光谱。
4. 光的成像光的成像是光学中的一个重要概念，主要通过镜片和透镜来实现。
凸透镜和凹透镜分别具有使光线会聚和发散的作用。
成像的特点可通过光的追迹法和几何光学的公式来进行理论推导和实验验证。
在成像过程中，需要注意物距、像距和焦距之间的关系，并掌握关于成像的公式和规律。
5. 像的放大与缩小通过适当的光学器件，如放大镜和显微镜，可以实现像的放大或缩小。
在放大镜的使用中，需要掌握物体放置在焦点处的条件，并根据成像公式计算出放大倍数。
显微镜是一种重要的实验仪器，通过物镜和目镜的组合，可以实现对微小物体的观察和放大。
6. 光的偏振光的偏振是指光波中的振动方向的特性。
当光只在一个方向上振动时，称为线偏振光。
通过偏振片可以选择性地通过或阻挡光的振动方向，从而产生偏振现象。
物理光学第3章习题解答
q2 f 0.0492 500mm 24.6mm
(3) 第一亮纹的强度
sin sin1.43 I I0 I 0 1.43 I 0 (0.213) 2 0.047 I 0
2 2
第二亮纹的强度
sin 2.46 2 I I0 (0.128) I 0 0.016 I 0 2.46
2 2
【解】
半径为a的圆孔在衍射场P点产生的振幅为
2 J (ka ) 2 2 J1 ( ka ) Eh E0 1 Ca ka ka
因为场中心振幅E0正比于圆孔的面积 a 2。圆孔中的圆屏 使P点的振幅减小
2 J (kb ) Es Cb 2 1 kb
再由条件(4),光栅的缝数N 至少应有
N
600nm 15000 m 2 0.02nm
所以光栅的总宽度W 至少为
W Nd 15000 2.4 103 mm 36mm
光栅形成的谱线应在 90 的范围内。当 90 时，
m d sin 2.4 103 mm 4 4 6 10 mm
(3) 为充分利用显微镜物镜的分辨本领，显微镜物镜应把最小分辨 距离 放大到眼睛的明视距离处能够分辨。
人眼在明视距离处的最小分辨距离为
1 e 250mm e 250 60 mm 0.072685mm 180
所以这台显微镜的放大率至少应为
M
e 0.072685 432 4 1.68 10
这时P点到圆孔的距离为
2 2 (1.3 mm ) r0 750mm j 4 563.3 106 mm
物理光学复习第三章知识总结
第3章光的干涉§3.1 干涉的基本理论 3.1.1波的叠加原理•独立传播原理：真空中波具有不受其他波动干扰、保持自身特性( 频率、振幅、振动方向)、沿固有方向传播的性质。
是一切波动的共有性质。
条件：真空中普遍成立•叠加原理：多个具有独立性的波相遇时，在相遇区域内的质点位移是各个波单独传播时该质点位移的矢量和。
条件：真空，弱振动。
•线性媒质：满足独立传播原理和叠加原理。
•相干性：波相遇时，若满足某些特定条件，在相遇区域内产生的合振动强度表现为空间的周期性变化，即波具有相干性。
3.1.2光波叠加综述1. 两个同频同向平面波的叠加)](ex p[),(10101ϕω+-⋅=t z k j E t z E)](ex p[),(20202ϕω+-⋅=t z k j E t z E合成波：)](ex p[),(02t z k j E t z E ω-⋅=其中：)exp()exp()exp(0020*******ϕϕϕj E j E j E E =+=]cos cos sin sin arctan[)]cos(2[2020101020201010021102020102202100ϕϕϕϕϕϕϕE E E E E E E E E ++=-++=若10E =20E)]2(exp[)2cos(2),(1020102010ϕϕωϕϕ++-⋅-=z r k j E t z E2. 两个同频反向平面波的叠加-驻波)](ex p[),(101ϕω+-⋅=t z k j E t z E )](ex p[),(202ϕω+-⋅-=t z k j E t z E合成波：)]2(exp[)2cos(2),(102010200ϕϕωϕϕ+----=t j kz E t z E当πϕϕm kz =--21020：波复 πϕϕ)21(21020+=--m kz ：波节3. 不同频率标量波的叠加)cos(),(101101ϕω+-⋅=t z k E t z E )cos(),(202202ϕω+-⋅-=t z k E t z E合成波：)](exp[)222cos(2),(0010ϕωϕω+-∆+∆-∆=t z k j t z k E t z E时间频率为两个分量波圆频率之差，这个频率频率称为拍频。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
令A 2a cos(km z mt) 合成的光强： I A2 2a2[1 cos 2(km z mt)]
两个单色波
振幅变化
强度变化
3.3 光的干涉和干涉系统
1. 干涉图样的计算 P点的干涉条纹强度
I I1 I2 2 I1I2 cos
2. 楔形平板干涉（等厚干涉） 光程差计算
板厚度很小，楔角不大
垂直入射时的光程差
2nh
2
条纹分布及性质
（1） 亮条纹：＝2nh m
2
h
暗条纹：＝2nh
2
m
1 2
(2) ＝2nh m
2
h m
2n
相邻条纹 m 1
h
2n
所以从一个条纹过渡到另一个相邻 条纹，平板的厚度改变 / 2n
q2 ••
•
•
3.2 光波的叠加
叠加结果为光波振动的矢量和，而不是光强的和。
光波传播的独立性：两个光波相遇后又分开，每个光波仍然保持原有 的特性。
叠加是线性的，但当光强很大时这种叠加原理不再适用
1、两个频率相同、振动方向相同的单色光波的叠加
E1＝a1 cos(kr1 t) E2＝a2 cos(kr2 t) E＝E1＋E2＝a1 cos(1 t)＋a2 cos(2 t)
得到合振动
E＝Acos( t) A2＝a12 a22 2a1a2 cos(1 2 )
合成光强 I＝A2＝a12 a22 2a1a2 cos(1 2 )
合成光强的大小取决于位相差
＝1－ 2＝k (r1
r2 )
2
n(r1
r2 )
2
光程差： ＝n(r1 r2 )；
当＝2m时，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m时，有
I＝I
设I1 I2 I0
则：I＝4I0
cos2
k
(r2
2
r1 )
4I0
cos2
(r2
r1 )
干涉条纹的意义
I＝4 I 0
cos
2
d D
x
2.干涉条纹的可见度
K (IM Im) (IM Im)
I
1.0
IM 0.8
0.6
振幅比 对条纹可见度的影响
0.4
Im 0.2
x
K 2
I1I 2
；
MAX
当＝(2m
1)，＝(m
1 2
)，有I＝I
MIN
（m 0，1， 2，)
求解干涉、衍射问题的方法
2、驻波
两个频率相同、振动方向相同而传播方向相反的单色光波的叠加 形成驻波。
E＝E1＋E2＝a cos(kz t)＋a cos(kz t )
叠加结果：
E＝E1＋E2＝2a
cos
(
k
z＋
2
)
平面电磁波是在与传播方向正交的平 面上各点电场或磁场具有相同值的波
E＝Acos( z t)
v
B＝A'cos( z t)
v
A：电场振幅矢量
A'：磁场振幅矢量
：角频率
(
z v
t)称为相位
E＝Acos2( z t )
T E＝Acos(kz t)
相位是时间和空 间坐标的函数， 表示平面波在不 同时刻空间各点 的振动状态。
（3）条纹间距
e / 2n
与楔角成反比 与波长成正比
（4） 若平板锲角为时 : h e 2ne
（5）如果条纹的横向偏移量为e, 则对应的m为：m e e
此时高度变化为：H e
入射光是线偏振光
因为 ≠ ， ≠ 反射、折射是线偏振光，方位发生偏转
入射光是自然光
q1
q2
2
反射光中没有振动平行于入射面的分量P波 发生全偏振，反射光是偏振光 透射光为P波占优势的部分线偏振光。
入射角为布儒斯特角，即：
q1
qB
tg 1( n2 n1
)
• • • • • q 1 q,1 n1
n2 •
固定某一时刻 ，看波在空间的分布：
固定空间某点
时间频率
，随时间周期振动：
传播速度 波长
反射定律和折射定律
任一方向振动的光矢量E可分解成两个互相垂直的分量 p分量：平行于入射面振动 S分量：垂直于入射面振动
E1p
E’1p
E1s
n1 n2
q’ q1 1
o
q2
z
E’1s
x
E2p E2s
反射和折射时的偏振关系
cos(t－
2
)
光强：
A＝2a cos(kz＋ ) 2
cos(t )
2
与z无关，波不会在z方向 上传播故这个波称为驻波
波腹的位置： kz m
2
波节的位置： kz (m－ 1 )
2
2
波节 波腹
3、两个频率相同、振动方向垂直的单色光波的叠加
Ex a1 cos(kz1 t), Ey a2 cos(kz2 t)
(I1
I
2
)＝
2 A1 A2 A12＋A22
2 A1 A2
1
A1
A2
2
0.0 -4
-2
0
2
4
光源宽度 的影响
实际光源是扩展光源— 许多不相干点源的集合 I
K sin b b
多组干涉条纹叠加的强度分布
叠加后干涉条纹 的可见度下降
x
光源非单色性 对条纹可见度的影响
K
sin k 2 k 2
E x0Ex y0Ey x0a1 cos(1 t) y0a2 cos(2 t)
Ey
Ey
Ey
Ey
Ex
Ex
Ex
Ex
δ=0 Ey
0<δ<π/2 Ey
Ex
Ex
δ=π/2 Ey
π/2<δ<π Ey
Ex
Ex
δ=π
π<δ<3π/2
δ=3π/2
3π/2<δ<2π
4、光学拍
两个频率接近、振幅相同、振动方向相同且在同一方 向传播的光形成。
中心＝2nh
2
mo 光程与条纹级数
（3）条纹的角半径 q1N
q1N
1 n'
n
h
N 1 q
说明平板厚度 h越大，条纹角半径越小 ，条纹越密。
（4）条纹间隔
＝2nh cosq 2
2
m
光程与条纹级数
d 2nhsin q2dq2 dm
相邻条纹dm m 1,
则有：
dq 2
2nhsin q2
中央条纹疏，边缘条纹密。平板愈厚条纹也愈密。
第三章、物理光学
物理光学：研究光的基本属性，它的传播规律和它与物质
之间的相互作用。
物理光学分为
波动光学
量子光学
波动光学:从光的波动性出发研究光在传播过程中所发生 的现象，包括光的干涉、光的衍射、光的偏振等现象和本 质。
量子光学:从光子的性质出发,来研究光与物质相互作用的 学科。
3、1平面电磁波及方程
K 1
0
最大光程差
max
2
k
2
max 2 /
平行平板干涉装置 采用扩展光源， 条纹成象在透镜的焦平面上。
s1
等倾圆条纹装置
条纹分析
（1）随q1变化，条纹是q1的函数， 只要q1 相同， 相同，为一条干
涉条纹，称为等倾干涉。
干涉条纹为同心圆环。
（2）光程差在q1＝0时最大，
最大干涉级在中心。