大学物理(光学篇)
大学物理光学实验部分
0I ϕI ϕI )2( λϕπβaSin =大学物理光学实验（部分）单缝衍射一、 实验目的1.观察单缝衍射现象，了解衍射特点；2.测量单缝衍射的相对光强分布。
二、 实验仪器激光器、单缝、检流计、硅光电池等 三、 实验原理照到狭缝上的波前上每一点都起着新波源的作用，从这个波前出发，光线迭加的结果是出现平行于狭缝的明暗相间的条纹。
亮条纹从中心往两侧依次是0级、1级、2级……n 级亮条纹。
暗条纹依次是1级、2级…..n 级。
设光轴上的光强为 屏上与光轴夹角 ϕ 为的一处光强为220sin ββII = （1）1.当)0(0==ϕβ时，0I I =ϕ；称为主极大或零级亮条纹。
2.当)2,1(⋅⋅⋅⋅±±==m m πβ，即am Sin λϕ=时，0=ϕI ，出现暗条纹。
暗条纹在a m λϕ=的方向上。
主极大两侧暗条纹之间的夹角aλϕ2=∆，其余暗条纹间的间距为aλϕ=∆。
3.其他亮条纹的位置：()322/2ββββββββSin Cos Sin Sin d d -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ 极大值。
取时，即 ,0I tg Sin Cos βββββ==- 可得：⋅⋅⋅±±±=πππβ47.346.243.1，，即：)3(47.3,46.2,43.1 aa a λλλϕ±±±=亮条纹的光强是极值的0.047，0.017，0.008倍………4.总结： ϕSin-2a λ -1.43a λ -a λ 0aλ1.43aλ2aλ ϕI0 -0.047 00I0 0.047 0四、 实验内容和步骤1.按夫琅和费单缝衍射实验装置设计光路。
即入射到狭缝的光束是平行光，传播到观察点的各子波的光线也是平行光。
2.激光点亮并垂直于狭缝，观察屏放到较远处D>>a.3.观察单缝衍射现象 （1）调节狭缝又宽变窄，再由窄变宽，观察衍射图像的变化，估计出衍射图像刚出现可分辨条纹时的缝宽。
大学物理光学总结(二)2024
大学物理光学总结（二）引言概述：光学是物理学中一个重要的分支，研究光的传播、成像以及光与物质的相互作用等问题。
本文将从五个重要的大点出发，对大学物理光学的相关内容进行总结与分析，为读者提供一个快速了解光学的途径。
正文：1. 光的干涉和衍射1.1 光的干涉现象1.1.1 杨氏实验1.1.2 干涉条纹的产生原理1.1.3 干涉的条件和分类1.2 光的衍射现象1.2.1 菲涅尔衍射和菲涅耳衍射公式1.2.2 高斯衍射公式1.2.3 衍射的条件和分类2. 光的偏振与散射2.1 光的偏振现象2.1.1 偏振光的产生与检测2.1.2 光的偏振态和偏振光的超精细结构2.1.3 光的偏振与光的传播方向2.2 光的散射现象2.2.1 雷利散射和米氏散射2.2.2 瑞利散射公式和米氏散射公式2.2.3 光的散射与物质的介电性质3. 光的色散与光的成像3.1 光的色散现象3.1.1 光的折射定律3.1.2 不同介质中的光速和折射率3.1.3 瑞利公式和阿贝尔公式3.2 光的成像现象3.2.1 薄透镜成像的基本原理3.2.2 薄透镜成像的光学公式3.2.3 光的几何光学成像和实际成像的区别4. 光的波动和相干性4.1 光的波动现象4.1.1 光的起源和光的波动理论4.1.2 光的波动性质和波动光的衍射4.1.3 光的波动与光的电磁理论4.2 光的相干性现象4.2.1 相干的条件与相干光的特点4.2.2 干涉仪器与相干的应用4.2.3 光的相干性与光的相长相消干涉5. 光的光学仪器与光的应用5.1 光谱仪及其应用5.1.1 分光器的原理和结构5.1.2 分光光度计和光谱仪的构成5.1.3 火焰光谱法和原子吸收光谱法5.2 光的干涉仪器与应用5.2.1 迈克尔逊干涉仪和弗洛姆干涉仪5.2.2 干涉仪的干涉条纹和精密测量的应用5.2.3 波段干涉仪和干涉滤波器的原理与应用总结：本文从干涉和衍射、偏振与散射、色散与成像、波动与相干性以及光学仪器与应用等五个大点，对大学物理光学的相关知识进行了概要总结。
大学物理光学知识点归纳总结
大学物理光学知识点归纳总结光学是物理学的一个重要分支，研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象和定律。
在大学物理教学中，光学是不可或缺的一部分。
本文将对大学物理中的光学知识点进行归纳总结，以帮助读者更好地理解和掌握光学知识。
一、光的传播与光的本质1. 光的传播方式光可以在真空和透明介质中传播，传播方式有直线传播、弯折传播和散射传播等。
2. 光的本质光既有波动性又有粒子性，这一性质被称为光的波粒二象性。
根据不同的实验现象，可以采用波动理论或粒子理论来解释光的行为。
二、光的反射与折射1. 光的反射定律光线入射角等于光线反射角，即入射角等于反射角，这被称为光的反射定律。
2. 光的折射定律光线从一介质射入另一介质时发生弯曲，入射角和折射角之间的关系由折射定律描述。
折射定律表达了光线在界面上的折射规律。
三、光的干涉与衍射1. 光的干涉光的干涉是指两个或多个光波相遇时产生的干涉现象。
干涉现象分为构成干涉条纹的干涉和产生干涉色彩的干涉。
2. 光的衍射光的衍射是指光通过缝隙或障碍物后产生的扩散现象。
衍射使光波传播方向发生改变，并产生与缝隙或障碍物形状有关的特定干涉图样。
四、偏振与光的分析1. 光的偏振光的偏振是指只在一个方向上振动的光，垂直于振动方向的光被滤波器所吸收，只有与振动方向平行的光能够通过。
2. 光的分析光的分析包括偏振片、偏光仪和光的色散等技术手段，它们可以帮助我们了解光的性质和进行相关实验研究。
五、光学仪器与应用1. 透镜和成像透镜是一种用于聚焦和分散光线的光学元件，常见的透镜包括凸透镜和凹透镜。
它们在成像过程中发挥着重要作用。
2. 显微镜和望远镜显微镜和望远镜是通过光学原理实现对微观和远距离观察的仪器。
它们扩展了人类对于世界的认识范围。
3. 激光和光通信激光是一种具有高度定向性、单色性和相干性的光，已广泛应用于医疗、测量、通信和材料加工等领域。
光学作为一门重要的物理学科，对于我们了解光的行为和应用具有重要意义。
大学物理光学部分知识点
大学物理光学部分知识点大学物理光学部分知识点在日常的学习中，说到知识点，大家是不是都习惯性的重视？知识点也可以理解为考试时会涉及到的知识，也就是大纲的分支。
为了帮助大家掌握重要知识点，下面是店铺收集整理的大学物理光学部分知识点，欢迎阅读与收藏。
大学物理光学部分知识点一、光的反射1、光源：能够发光的物体叫光源2、光在均匀介质中是沿直线传播的大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折3、光速光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快，光在真空中的传播速度：C=3×108m/s，在空气中的速度接近于这个速度，水中的速度为3/4C，玻璃中为2/3C4、光直线传播的应用可解释许多光学现象：激光准直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等5、光线光线：表示光传播方向的直线，即沿光的传播路线画一直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向(光线是假想的，实际并不存在)6、光的反射光从一种介质射向另一种介质的交界面时，一部分光返回原来介质中，使光的传播方向发生了改变，这种现象称为光的反射7、光的反射定律反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角可归纳为：“三线一面，两线分居，两角相等”理解：(1)由入射光线决定反射光线，叙述时要“反”字当头(2)发生反射的条件：两种介质的交界处;发生处：入射点;结果：返回原介质中(3)反射角随入射角的增大而增大，减小而减小，当入射角为零时，反射角也变为零度8、两种反射现象(1)镜面反射：平行光线经界面反射后沿某一方向平行射出，只能在某一方向接收到反射光线(2)漫反射：平行光经界面反射后向各个不同的方向反射出去，即在各个不同的方向都能接收到反射光线注意：无论是镜面反射，还是漫反射都遵循光的反射定律大学物理光学学习方法一、认真预习，画出疑难。
在这个环节中，必须先行学习教程(提前任课教师两个课时)，画出自己理解不清，理解不了的部分。
大学物理_物理光学(二)
大学物理_物理光学（二）引言概述:物理光学是大学物理课程中的一门重要分支，研究光的传播、干涉、衍射、偏振等现象，深入探讨光的波动性质。
本文将从五个大点出发，分别阐述物理光学的相关理论和实践应用。
1. 光的干涉现象:- 介绍光的干涉现象，包括两束光的干涉、干涉条纹的形成等。
- 讨论干涉的条件和原理，如杨氏双缝实验、牛顿环实验等。
- 解析干涉的应用，例如干涉仪的工作原理和干涉测量技术。
2. 光的衍射现象:- 解释光的衍射现象，包括单缝衍射、双缝衍射等。
- 探讨衍射的内容和原理，如惠更斯-菲涅尔原理等。
- 探索衍射的应用，例如衍射光栅的工作原理和衍射光谱仪的使用方法等。
3. 光和波的偏振:- 介绍光和波的偏振现象，以及光的偏振方式。
- 阐述偏振光的性质和产生机制，如马吕斯定律等。
- 探讨偏振光的应用，例如偏振片的使用和偏光显微镜的工作原理等。
4. 光的相干性和激光:- 讲解光的相干性，如相干长度和相干时间等概念。
- 探讨激光，包括激光的产生原理和特性，如激光的单色性和定向性等。
- 分析激光的应用，例如激光器的工作原理和激光在通信和医学领域的应用等。
5. 光的散射和色散:- 介绍光的散射现象，如瑞利散射和弗伦耳散射等。
- 阐述色散现象，包括光的色散和物质的色散。
- 探讨散射和色散的应用，例如大气散射对天空颜色的影响和光谱分析等。
总结:物理光学是探究光波动性质的重要学科，它涉及光的干涉、衍射、偏振、相干性、激光、散射和色散等多个方面。
本文通过概述以上五个大点，详细介绍了物理光学的相关理论和实践应用，希望能够对读者对物理光学理解有所助益。
《大学物理》第十二章 光学
h
结束 返回
解：
=a
acos2
+
2
=
2asin2
=
2
asin =h
sin =4h
a 2
h
结束 返回
12-5 一平面单色光波垂直照射在厚度 均匀的薄油膜上，油 膜 覆盖在玻璃板上， 所用 单色光的波长可以连续变化，观察到 500nm与700nm这两个波长的光在反射 中消失，油的折射率为 1.30，玻璃的折射 率为1.50。试求油膜的厚度 。
第二级明纹的宽度为
Δx
´=
Δx 2
=2.73 (mm)
结束 返回
12-15 一单色平行光束垂直照射在宽 为 1.0mm 的单缝上，在缝后放一焦距为 20m的会其透镜，已知位于透镜焦面处的 屏幕上的中央明条纹宽度为2.5mm。求入 射光波长。
结束 返回
解：
=
aΔx 2D
=
1.0×2.5 2×2.0×103
sinj
=
k (a+b)
sin =0.1786k-0.5000
在 -900 < j < 900 间，
对应的光强极大的角位置列表如下：
k
sinj j
k
sinj j
0
-0.500 -300
1
2
-0.3232 -0.1464
-18051’ -8025’
3
4
0.0304 0.2072
1045’ 11057’
结束 返回
12-22 一光栅，宽为2.0cm，共有
6000条缝。如用钠光(589.3nm)垂直入射，
中央明纹的位置? 共有几级？如钠光与光
大学物理光学试题及答案
大学物理光学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的干涉现象是由于光波的：A. 反射B. 折射C. 衍射D. 叠加答案：D2. 以下哪种现象不属于光的波动性质？A. 干涉B. 衍射C. 反射D. 偏振答案：C3. 光的偏振现象说明光是：A. 横波B. 纵波C. 非波D. 随机波答案：A4. 光的双缝干涉实验中，当缝间距增加时，干涉条纹的间距将：A. 增加B. 减少C. 不变D. 先增加后减少答案：A5. 光的折射定律是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 胡克D. 斯涅尔答案：D6. 光的全反射现象发生时，光的入射角必须：A. 小于临界角B. 大于临界角C. 等于临界角D. 与临界角无关答案：B7. 光的衍射现象表明光具有：A. 粒子性B. 波动性C. 随机性D. 确定性答案：B8. 光的多普勒效应是指：A. 光的颜色变化B. 光的频率变化C. 光的强度变化D. 光的相位变化答案：B9. 光的波长越长，其频率：A. 越高B. 越低C. 不变D. 无法确定答案：B10. 光的色散现象是由于：A. 光的折射B. 光的反射C. 光的干涉D. 光的衍射答案：A二、填空题（每空1分，共20分）1. 光的干涉现象中，两束相干光波的相位差为________时，会产生干涉加强。
答案：0或π2. 光的偏振方向与光的传播方向垂直，说明光是________波。
答案：横3. 光的波长与频率的关系是________。
答案：成反比4. 在光的双缝干涉实验中，若两缝间距为d，屏幕到缝的距离为L，则干涉条纹间距为________。
答案：λL/d5. 光的全反射发生时，光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角，临界角的计算公式为________。
答案：sinC = 1/n6. 光的多普勒效应中，当光源向观察者移动时，观察到的光频率会________。
答案：增加7. 光的色散现象是由于不同波长的光在介质中的折射率不同，导致________。
大学物理光学
3、普通光源获得相干光的途径 思路： 同出一源，分开再合
同一发光 原子的同 一次发光
单缝 双缝 屏
三、光程与光程差
1、光程 定义 L=nr为光程。 2、光程差（ ）与相差（ △ ）的关系 P n r n r n1 r1 S1 易知：两光波传至P点 同相相 r2 干光源 的相差为 2 n2 S2
可将缝分为两个半波带。 时，
1 2 1′ 2′
f2
光线1(2…)与1 ′(2 ′…)在P点 的光程差为/2，
/2
∴两半波带发的光在P处 干涉相消形成暗纹中心。
▲当 a sin
B a A
3 2
/2
时，可将缝分成三个半波带。 其中两个相邻的半波带发的 光在P处干涉相消，剩一个半 波带发的光在P处合成。 ∴P处为明纹中心。
0 0 0 0
合振动：
E E 0 cos( t 0 )
令 2 1
0
0
合振幅
E0
E 1 E 2 2 E 1 E 2 cos
2 2
0 0 0 0
又：光的强度
I E0
2
定义： 相对光强 I E0 对相干光的叠加： ▲ 相长干涉（明） ▲相消干涉（暗）
e=0(中心)为零级暗纹（暗斑）。
r R (R e) 2R e e
2 2 2 2
R e e 2 Re
2
r
2 Re
⊥入射
R>>e
r
(k
1 2
) R / n 2 , k 1,2 明
kR / n 2 , k 0 ,1 暗
大学物理光学课件 (PDF格式)
2.干涉明暗条纹的位置 2.1 波程差的计算
p
1
x
d δ
θ
r
·x
x
r
2
o D
S*
S1 *
k= 0
I
设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：
S2 *
k=-1 k=-2
δ = r2 − r1 ≈ d sin θ ≈ d tg θ = d ⋅
x D
2.2 明暗条纹条件
δ = r2 −r1 ≈d sinθ ≈ d tgθ = d ⋅
r
B
(4)
E
(5)
,条纹的移动： k一 定, e ↑ → i ↑ → rk 膜厚变化时, • 膜厚变化时 ： 波长对条纹的影响： • 波长对条纹的影响
k, e 一 定, λ ↑ → i ↓→ rk ↓
利用薄膜干涉使反射光减小， 这样的薄膜称为增透膜。
2 、多层高反射膜
H L H ZnS MgF 2 ZnS MgF 2
AD = AC sin i
δ = 2 n2 AB − n1 AD +
P Q
sin i n2 = sin r n1
n1 n2 n2 > n1
e λ = 2n2 ⋅ − n1 ⋅ 2e ⋅ tan r sin i + cos r 2
= 2e λ ( n − n sin r sin i ) + cos r 2 1 2 2e sin i λ = ( n − n sin 2 r )+ cos r 2 1 sin r 2
2 2 = 2e n2 2 − n1 sin i + λ / 2
δ = 2 n 2 AB − n1 AD + λ 2
大学物理(光学部分)试题库及答案解析
PS 1 S 2r 1n 1n 2t 2r 2t 1大学物理（光学部分）试题库及答案解析一、选择题1. 有一平面透射光栅，每毫米有500条刻痕，刻痕间距是刻痕宽度的两倍。
若用600nm 的平行光垂直照射该光栅，问第几级亮条纹缺级？能观察到几条亮条纹？ ( C )A. 第1级，7条B. 第2级，6条C. 第3级，5条D. 第2级，3条2. 下列情形中，在计算两束反射光线的光程差时，不需要计算因半波损失而产生的额外光程的是：（ D ）A BCD3. 在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中（ C ） (A) 传播的路程相等，走过的光程相等 (B) 传播的路程相等，走过的光程不相等 (C) 传播的路程不相等，走过的光程相等 (D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等4. 如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2。
路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1、折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2、折射率为n 2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于( B )(A) )()(111222t n r t n r +-+(B) ])1([])1([111222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r ---空气油膜n=1.4 水MgF 2 n=1.38 空气玻璃 n=1.5油膜n=1.4 空气 水空气MgF 2 n=1.38玻璃 n=1.5(D) 1122t n t n -5、如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e ，并且n 1＜n 2＞n 3，1λ为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 ( C )(A) )/(2112λπn e n (B) πλπ+)/(4121n e n (C) πλπ+)/(4112n e n(D) )/(4112λπn e n6、在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ，若A 、B 两点相位差为3π，则此路径AB 的光程为（ A ）(A) 1.5 λ(B) 1.5 λ / n(C) 1.5n λ(D) 3 λ7、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的透振方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I 为（ B ）(A) 24/0I（B ）4/0I（C ）2/0I(D)2/20I8、波长为λ的单色光垂直入射于光栅常数为d 、缝宽为a 、总缝数为N 的光栅上。
《大学物理光学》PPT课件
3
光学仪器的发展趋势 随着光学技术的不断发展，光学仪器正朝着高精 度、高灵敏度、高分辨率和自动化等方向发展。
03
波动光学基础
Chapter
波动方程与波动性质
波动方程
描述光波在空间中传播的数学模型，包括振幅、频率、波长等参现象，是波动光学的基础。
偏振现象及其产生条件
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 研究光的衍射规律。
光的反射与折射现象
光的反射
光在两种介质的分界面上改变传播方向又返回原来 介质中的现象。反射定律：反射光线、入射光线和 法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线 两侧，反射角等于入射角。
光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 改变的现象。折射定律：折射光线、入射光线和法 线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两 侧，折射角与入射角的正弦之比等于两种介质的折 射率之比。
了解干涉条纹的形成和特点。
衍射光栅测量光谱线宽度
03
使用衍射光栅测量光谱线的宽度，掌握衍射光栅的工作原理和
测量方法。
量子光学实验项目注意事项
单光子源的制备与检测 了解单光子源的概念、制备方法及其检测原理，注意实验 过程中的光源稳定性、探测器效率等因素对实验结果的影 响。
量子纠缠态的制备与观测 熟悉量子纠缠态的基本概念和制备方法，掌握纠缠态的观 测和度量方法，注意实验中的环境噪声、探测器暗计数等 因素对纠缠态的影响。
大学物理第5版课件 第11章 光学
1
M1 n1 n2
M2 n1
L 2
iD
3
A C
B
E
45
P
d
第十一章 光学
35
物理学
第五版
Δ32
n2
( AB
BC)
n1 AD
2
AB BC d cos γ
AD ACsin i
n2 n1
L
2
P
2d tan sini
1
iD 3
M1 n1 n2
A
C
d
M2 n1
B
C
d
M2 n1
B
E
45
注意：透射光和反 射光干涉具有互补 性 ，符合能量守恒 定律.
第十一章 光学
38
物理学
第五版
当光线垂直入射时 i 0
当 n2 n1 时
Δr
2dn2
2
当 n3 n2 n1 时
Δr 2dn2
第十一章 光学
n1 n2 n1
n1 n2
n3
39
物理学
第五版
四 了解衍射对光学仪器分辨率的影响.
五 了解 x 射线的衍射现象和布拉格公式 的物理意义.
第十一章 光学
7
物理学
第五版
光的偏振
11-0 教学基本要求
一 理解自然光与偏振光的区别.
二 理解布儒斯特定律和马吕斯定律.
三 了解双折射现象.
四 了解线偏振光的获得方法和检验 方法.
第十一章 光学
8
物理学
第五版
第十一章 光学
大学物理光学(二)2024
大学物理光学（二）引言概述：本文将对大学物理光学（二）进行详细的阐述。
在本科物理课程的光学部分，光学（二）是重要的一环，它主要深入探讨了光的传播、干涉和衍射现象，以及光的偏振等内容。
在本文中，我们将从五个大点来进行阐述，依次包括光的传播、干涉与衍射、光的偏振、光的干涉仪和光的衍射仪。
正文：一、光的传播1. 光的传播的基本原理2. 光的传播速度和光的介质3. 光的衍射和折射的现象4. 光束和光线的传播模型5. 光的衍射和干涉的相对关系二、干涉与衍射1. 干涉与衍射的基本概念和区别2. 杨氏双缝干涉实验和杨氏双缝衍射实验3. 单缝衍射和多缝衍射的特点4. 干涉和衍射的数学模型和公式5. 干涉与衍射在实际应用中的意义和效果三、光的偏振1. 光的偏振的基本概念和性质2. 光的偏振光源和偏振器3. 偏振光的表示和分析方法4. 偏振现象在光学实验中的应用5. 液晶显示器和偏振镜的工作原理四、光的干涉仪1. 光的干涉仪的基本原理和构造2. 干涉仪的主要种类和特点3. 径向干涉仪和薄膜干涉仪的应用4. 干涉仪在干涉光谱测量中的应用5. 干涉仪在实验室科研和工业领域的应用五、光的衍射仪1. 光的衍射仪的基本原理和结构2. 衍射光栅和夫琅禾费衍射的特点3. 衍射仪在光谱分析中的应用4. 衍射仪在材料表征中的应用5. 衍射仪在精密测量中的应用总结：通过对大学物理光学（二）的阐述，我们深入了解了光的传播、干涉与衍射、光的偏振、光的干涉仪和光的衍射仪等内容。
这些知识不仅在理论上深化了我们对光学的认识，同时也有着广泛的实际应用价值，为光学技术的发展和应用提供了基础。
通过学习和掌握光学（二），我们将更好地理解光与物质的相互作用，为今后的学习和研究打下坚实的基础。
大学物理(波动光学知识点总结)
A）自然光 。 B） 完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面。 C）完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面。 D ）部分偏振光。
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8、两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光 线通过，当其中一偏振片慢慢转动1800时透射光强度发生的 变化为：
单击此处添加标题
10、一自然光通过两个偏振片，若两片的偏振化方向间夹角 由A转到B，则转前和转后透射光强之比为 。
单轴
速度
二、选择题：
2、一束波长为 的单色光由空气入射到折射率为 n 的透明介 质上，要使反射光得到干涉加强，则膜的最小厚度为：
3、平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下表面反射的两束光 发生干涉，若薄膜厚度为 e，且 n1< n2 > n3， 1 为入射光在 折射率为n1的媒质的波长，则两束光在相遇点的相位差为：
作业：
10-9．如图所示，用波长为的单色光垂直照射折射率为n2的劈尖。图中各部分折射率的关系是n1< n2< n3，观察反射光的干涉条纹，从劈尖顶端开始向右数第5条暗纹中心所对应的厚度是多少?
[解] 因
故在劈尖上下表面的两反射光无因半波损失引起的附加光程差，干涉暗纹应满足
习题10-9图
n1
n2
n3
在该范围内能看到的主极大个数为5个。
所以，第一次缺级为第五级。
在单缝衍射中央明条纹宽度内可以看到0、±1、 ± 2 级主极大明条纹共5 条。
单缝衍射第一级极小满足
光栅方程：
解（1）由二级主极大满足的光栅方程：
由第三级缺级，透光缝的最小宽度为： 可能观察到的主极大极次为：0，±1，±2
例题 波长 λ=6000埃单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30度，且第三级缺级。① 光栅常数（a+b)是多大？ ②透光缝可能的最小宽度是多少？ ③在选定了上述(a+b)和a之后，求在衍射角-π/2<φ<π/2范围内可能观察到的全部主极大的级次。
大学物理物理学波动光学共98张
02 干涉仪原理及应用举例
分波前干涉仪
杨氏双缝干涉
通过双缝将单色光源的波前分割为两 部分，在屏幕上产生明暗相间的干涉 条纹。
菲涅尔双棱镜干涉
洛埃镜实验
通过半透半反镜与反射镜的组合，实 现波前的分割与干涉。
利用双棱镜将波前分割，产生类似于 杨氏双缝干涉的条纹分布。
分振幅干涉仪
薄膜干涉
光线经过薄膜的前后两个表面反 射后产生干涉现象。
根据光波叠加方式的不同 ，干涉可分为相长干涉和 相消干涉。
衍射现象及规律
衍射现象
光波在传播过程中，遇到 障碍物或小孔时，偏离直 线传播路径并绕到障碍物 后面的现象。
衍射的分类
根据障碍物或孔的尺寸与 光波长的关系，衍射可分 为夫琅禾费衍射和菲涅尔 衍射。
衍射的规律
衍射现象遵循惠更斯-菲涅 尔原理，即光波在传播过 程中的每一点都可以看作 是一个新的波源。
辐射现象。
二次谐波产生过程包括基频光的 入射、非线性介质的相互作用和
二次谐波的出射三个步骤。ห้องสมุดไป่ตู้
二次谐波产生效率受到多种因素 的影响，如入射光功率、非线性
介质性质、相位匹配条件等。
参量振荡器和放大器原理
参量振荡器是一种利用非线性光学效应实现光波振荡的器件，具有可调谐性、高效 率等优点。
参量放大器是一种利用非线性光学效应实现光波放大的器件，具有宽带宽、低噪声 等特点。
根据晶体内部原子排列方式和对称性，可将晶体分为七大晶系和十 四种布拉维格子。
晶体中光传播特性分析
光的折射与反射
光在晶体中传播时，会发生折射和反射现象，遵循斯涅尔 定律和菲涅尔公式。
光的偏振
光波在晶体中传播时，其振动方向会受到限制，形成偏振 光。
大学物理光学试题及答案!考试必过
大学物理光学试题及答案!考试必过1 光从光疏介质射入光密介质，在光密介质中 A 光的传播速率变大; B 折射角比入射角大; C 光的振动频率变快; D 光的波长变小。
下面有几种说法，正确的说法是 A 有相同的振幅就有相同的光强; B 振幅较大者其光强较大; C 二光波分别在水中，空气中传播，其振幅相等，但光强不等，空气中的较强; D 二光波分别在水中，空气中传播，其振幅相等，但光强不等，水中的较强。
光在真空中传播速率与 A 波长有关; B 频率有关; C 光源的速率有关; D 观察者的速率有关; E 与上述各因素均无关。
波长为550nm 的黄光，从空气射入水中，在水中给人眼的色感为 A 青蓝色; B 红色; C 黄色; D 不能判定。
空气中振幅为A的光强是水中折射率为34振幅也为A的光强的倍数为 A 1; B34; C43; D916; E169。
一束白光从空气射入玻璃，当光在玻璃中传播时，下列说法正确的是:2 A 紫光的速率比红光小; B 红光的频率比紫光大; C 在玻璃中红光的偏向角比紫光小; D 不同色光在玻璃中的波长与各自在真空中波长的比值也不同。
可见光的波长范围在,,,,,,,,,,之间相应的频率范围是,,, ,,,,,,Hz。
真空中波长为l 的单色光射入折射率为n 的介质中，该光在这介质中的频率为 ,,,,,,，波长为,,,,,，光速为,,,,,。
太阳与地球之间的距离为km 8 10 5 . 1 × ，光由太阳到达地球所需要的时间为____________________秒。
1050 钠黄光的频率为Hz 14 10 1 . 5 × 它以0 45 入射角由空气射入玻璃后，折射角为1050 0 30 ，问该光在玻璃中的传播速率和波长各为多少,相对空气中的波长改变了1050 多少, 在下列几种说法中正确的说法是: A 相等光程的几何距离必然相等; B 光行进相同的光程经历的时间必然相等;C 几何距离大的其光程必然较大;D 相同的光程必然有相同的对应的真空距离。
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一、杨氏双缝干涉实验 采用分波面法获得相干光
杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉 现象，并首次测量了 光波的波长。
一 杨氏双缝干涉实验
1. 实验装置 ( 点源 分波面 相遇)
s1
S
s2
明条纹位置 明条纹位置 明条纹位置
2. 现象 与缝平行、等宽、等间距、明暗相间、 对称分布的干涉条纹
光学篇
几何 (以光的直线传播为基础：光的独立 光学 传播定律，光的反射和折射定律)
光
实验基础：光的干涉、衍射、偏振现象
波动 理论基础：麦克斯韦电磁场理论
学
光学 模型： 电磁波
物理 光学
涉及范围：光的传播及其规律 实验基础：光电效应、康普顿效应
量子 光学
理论基础：量子论
模型： 光量子 涉及范围：光和物质的相互作用
k级彩色亮纹所在的位置坐标
x D k
2a
红 紫 红紫 白 紫 红 紫 红
k = -2 k = -1 k =0
k =1
k =2
5. 强度分布
两光线光程差
2a x
D
k (k 0, 1, 2, )
(2k 1) (k 0, 1, 2,
)
亮纹 暗纹
2
x 2k D
2a
（光强极大位置）
x (2k 1) D
n 媒质的折射率
光在媒质中走r 长的路相位改变了 2 r 2 nr '
结论：光在媒质中走过r的路程引起的相位变化， 等于光在真空中走nr路程引起的相位变化。
1.光程 定义：光波在某一媒质中所经历的几何路程与
这媒质的折射率的乘积为光程，用L表示，则：
L nr
P点的相位差
Δ 2π r 2π r
p点的相位差
Δ 2π r 2π r
λ λ
s1 *
r
P
s2 *
r
n
计算能否化简呢？
光在真空中走r 长的距离
相位改变了 2 r
—真空中波长
光在媒质中走r 长的距离
相位改变了 2 r
—媒质中波长
因光通过媒质时频率不变 u ' c
u u c cu
c n u
媒质中的波长 '
例1 在相同时间内，一束波长为 的单色光在空气中和 玻璃中传播的距离相同吗？走过的光程相同吗？
解：空气中传播的距离 玻璃中传播的距离 空气中传播的光程
r ct r ' ut c t
n
r ct
玻璃中传播的光程 nr ' ct
例2 如图计算p点的光程差。
解：
L1 r1 d1 n1d1
00
5. 电磁波的能量密度 w 1 E 2 1 H 2
2
2
光具有波动性的判据
干涉现象 衍射现象
光是横波的判据 偏振现象
光是一种电磁波，光矢量用E矢量表示光矢量,它在 引起人眼视觉和底片感光上起主要作用 。
二、 光是电磁波
光色 波长(nm)
频率(Hz)
中心波长 (nm)
红 760~622 3.9 1014 ~ 4.8 1014
越小，光的单色性就越好。
产生单色光的方法
(1)利用色散;
(3)利用单色光源; 三、光的相干性
(2)利用滤波片; (4)激光
1.干涉现象 两列光波相遇时,出现稳定的明暗相间花样称为 光的干涉现象.
2. 相干光 满足相干条件： (1)频率相同；(2)振动方向相同；(3)相位差恒定.
一般两独立普通光源发出的光不是相干光(激光 除外),只有同一光源,同一发光区域,同一时刻发出 的光(即同一原子,同一时刻)才满足相干条件.
460
紫 455~400 6.6 1014 ~ 7.5 1014
430
可见光七彩颜色的波长和频率范围
第十四章 波动光学
第一部分 光的干涉
§14-1 光源 光的相干性 §14-2 光程 光程差 §14-3 杨氏干涉实验 §14-4 薄膜干涉 ﹡§14-5 迈克耳逊干涉仪
第二部分 光的衍射 第三部分 光的偏振
激光为最好的单色光源. I
同一种原子组成的光源发出的光 波频率也有一定的宽度
I0
谱线宽度：I0/2( I0是谱线最大强度)处
的谱线的波长范围(或频率范围)
越小，谱线的单色性越好
I0 /2 o
谱线宽度
0
普通单色光的谱线宽度 ： 10-3 0.1 nm 激光的谱线宽度 ： 10-9 10-6 nm
称为相ma干x 长度。
三、相干长度和相干时间
每个原子发光持续的时间t＝10－10～10-8s ，每一列光 的长度l=ct 。
如相图干：长两度列：长两度列有相限干的光相能干产波生传干递涉到所媒允质许中的一最点大，光应程满差足即什 么在条真件空才中肯光定波会列干的涉长？度l=ct
S1
n1
r1
n2
r2
P
L2 r2 d2 n2d2
L2 L1
（r2 d2 n2d2 ) ( r1 d1 1 d1 ) ( r2 ( n2 1)d2 ) ( r1 ( n1 1)d1 )
r2 r1 ( n2 1)d2 ( n1 1)d1
d1 n1
s1
r1 p r2
s2 d2 n2
大学物理
..
非相干(不同原子发的光)
结论：
非相干(同一原子先后发的光)
普通光源发光具有独立性、随机性、间歇性 (1)一个分子(或原子)在一段时间内发出一列光波,发光时 间持续约10－8~10－10s. (间歇性)
(2)同一分子在不同时刻所发光的频率、振动方向不一定相 同。（随机性、独立性）
(3)各分子在同一时刻所发光的频率、振动方向、相位也不 一定相同.(独立性、随机性)
660
橙 622~597 4.8 1014 ~ 5.0 1014
610
黄 597~577 5.0 1014 ~ 5.4 1014
570
绿 577~492 5.4 1014 ~ 6.11014
540
青 492~470 6.11014 ~ 6.4 1014
480
兰 470~455 6.4 1014 ~ 6.6 1014
解（1）根据双缝干涉明纹分布条件：
x k D k 0，1，2，
2a
明纹间距：
x1、4
x4
x1
D
2a
(k4
k1)
得： 2ax1、4
D(k4 k1)
将 2a=0.2mm，x1，4 =7.5mm，D =1000mm 代入上式
2a
（光强极小位置）
光强分布
I 4I0
讨论
x-2
x-1
0
x1
x2 x
-2
-1
0
1
2k
(1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为
x D
2a
一系列等间距的 明暗相间条纹
(2) 已知 2a, D 及Δx,可测
(3) Δx 正比 , D ; 反比 a
(4) 当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地 排列着几条彩色条纹
λ λ
s1 *
r
P
2.光程差
2π nr r
相位差和光程差的关系
2πλ
引入光程这个概念的目的就是把媒质 中的问题折算到真空中来处理，这样只需
2πλ
知道真空中的波长即可求得相位差．
干涉加强 干涉减弱
k, k 0,1, 2,
2kπ,k 0,1, 2,
不相遇
S2
光程差不能太大，把能够产生干涉现象
相干时间：两列波的到最达大干光涉程点差所称允为许‘的相最干大长时度间’差。（显即然发，
光时间）。
相干长度t 等l于一个波列的长度。 c
四、分波阵面干涉的其他实验
1.菲涅耳双面镜
P
s
M1
L
s1
2a
s2
o
M2
D
2.劳埃德镜
P'
P
s1
2a
ML
s2
D
半波损失 ：光从光速较大（光疏介质）的介质射向
光速较小（光密介质）的介质时反射光的相位较之入
射光的相位跃变了 ,相π当于反射光与入射光之间附加
了半个波长的波程差，称为半波损失.
例2 D、2a一定时，若 变化，则 将x怎样变化？
例3 单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝 与屏幕的垂直距离为1m。 求（1）从第一条明纹到同侧旁第四明纹间的距离 为7.5mm，求单色光的波长；
二、 双缝干涉基本规律
1. 光程差
r2 r1
2a x D
p
s
s1
2a
r1
x
r2
o
s2
D
o
D 2a
2.干涉条纹位置
2a x
D
2k
2
(2k 1)
2
干涉加强 干涉减弱
D 2k
2a 2
x
明纹中心
D (2k 1) 暗纹中心
2a
2
k 0,1, 2, k 0,1, 2,
每一条纹都对应着一定的光程差(相位差)，如第三级
波列
低能级 E1
E2 E1 / h
L=c
注意
1.原子每次发光的时间很短，只有10-8秒。对应 的波列的长度称为相干长度. 2.各原子发光是随机的，无固定相位差。
两个频率相同的钠光灯不能产生干涉现象， 即使是同一个单色光源的两部分发出的光，也不 能产生干涉。
无干涉现象
1.普通光源：属于自发辐射
(2k 1) , k 0,1, 2,
2
(2k 1)π , k 0,1, 2,