光学复习讲解精选课件PPT

2n
k1,2,3, 明 纹 k0,1,2,3, 暗 纹
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设 l 表示两相邻的明纹或暗纹之间距离， 为
劈尖夹角，根据 e 2 k 1k 1 ,2 ,3 , 明 纹 4 n
有如下关系式 e k 1 e k 2 ( k 4 n 1 ) 1 2 k 4 n 1 2 n l s i n 得到两相邻明条纹之间的距离为
明环 暗环
或
r
(k1)R
2n
k1,2, 明环
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kR
n
k0,1,2,暗环
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§14-6 迈克尔逊干涉仪
一、迈克尔逊干涉仪
▪ 平移距离 d 与条纹移动数N 的关系满足：
d N 2
M2 M
2 1 G1 G2 M1
S
1
半透半反膜 2' 1'
E
二、光源的非单色性对干涉条纹的影响
（光场的时间相干性）
2
P
L 透镜 e 薄膜
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P 点出现明暗纹的条件为
2e
n2
n2sin2i
2
? 注意这一项
k (2k1) 2
k1,2,3, 明纹 k0,1,2, 暗纹
当光垂直入射，即 i = 0，
2 n e 2 (2 k k 1 ) 2k k 1 0 ,,1 2 ,,2 3 ,,
明 纹 暗 纹
二. 等倾干涉条纹
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§14-4 薄膜干涉
一. 平行平面薄膜产生的干涉
一厚度为 e 的
平行平面薄膜，折
S
射率为 n，置于折射面光源
率为 n’ 的介质中。 从面光源S发出光线
n
1，以入射角 i 入射 n
1 i2 3
N
A
C
r
光线 2 和光线 3 nn B
的光程差为: n (A B B C ) n A N
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获得相干光的两种方法：
原子发出的有限长波列。
分波阵面法
分振幅法
S1 S
*
S2
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s
n1 n2
12 a
c3
n1
b
P
e
P 3
相干条件
振动方向相同； 频率相同； 相位差恒定。
光强分布： I I1 I2 2I1 I2c os
2 12πr2 r1 干涉项
2πk
(2k1)π
相长 相消
若1 2
l2nsin2n
两相邻明纹间距 l
两相邻明纹处劈 尖厚度差 λ/2n
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θ n ek ek+1 ek+1- ek
对于空气：n≈1， 厚度差为 λ/2
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二. 牛顿环
设薄膜折射率为 n ，则 在有半波损失时的光程差
C R
r O
e r2 e 2R
2 n e 2 n R r2 2 (2 k k 1 ) 2k k 0 1 ,,1 2 ,,2 ,
2
k
暗纹
注意：k 0k 1 ,2 ,3 ,
两第一级暗纹的间距为中央明纹宽度，其半角宽度为
中央明纹0的线sin 宽度0 为tan x0 0 2 aftan02f a
2021/3/2其它明纹宽度 x f
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a
§15-3 光栅衍射
一. 光栅
由大量等宽、等间距的平行狭缝所构成的光学
元件称为光栅。
N条
k
2021/3/22en2 2n1 2sin2i2
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三. 增透膜和增反膜 （平行平面薄膜干涉的应用）
增透膜 —— 利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消 干涉条件来减少反射，从而使透射增强。
增反膜 ——
利用薄膜上、下表面反射光的光程差满足相长 干涉，使反射光因干涉而加强。
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§14-5 劈尖 牛顿环
明条纹 暗条纹
条纹间距 x D
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d
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§14-3 光程和光程差
一. 光在介质中的波长
1v1Tnc1Tn1
1
二. 光程、光程差
折δ= n2 r2 - n1 r1
三. 薄透镜的一个性质
202理1/3/2想的薄透镜不会引起附加光程差。
二. 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射
▪ 菲涅耳衍射 光源和光屏或者两者之一离障碍物的 距离为有限远时产生的衍射。 ▪ 夫琅禾费衍射 光源和屏离障碍物的距离均为无限 远时所产生的衍射。
三. 惠更斯—菲涅耳原理
惠更斯原理----波在媒质中传播到的各点，都可看 成新的子波源。
菲涅耳原理----波传播到某一点的光强为各个子波
光学复习
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第十四章 光的干涉
§14-1 光源 光的相干性 §14-2 杨氏双缝干涉实验
§14-3 光程和光程差
§14-4 薄膜干涉
§14-5 劈尖 牛顿环
§14-6 迈克耳逊干涉仪
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§14–1 光源 光的相干性
波列
一. 光的相干性
普通光源发出的光是由构成光源的大
量原子或分子运动状态改变时发出的。 波列长L = c
a b
d
刻痕，遮光
未刻，缝透光
透20射21/3光/2 栅: 刻痕玻璃
l
光栅常数: dab l N
(103 ~104cm )
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二. 光栅的衍射图样
光源
狭缝
狭缝处形成缝光源
平行光管
衍射角
光栅
光 望远镜 屏
相干长度
L
m
2
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第十五章 光的衍射
§15-1 光的衍射现象 惠更斯—菲涅耳原理
§15-2 单缝夫琅禾费衍射
§15-3 光栅衍射
§15-4 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领
§15-5 晶体对X-射线的衍射
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§15-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理
一. 光的衍射现象
一. 劈尖（劈形膜）产生的干涉
2ne 空气： 2e
2
2
1 2
在厚度 e 处出现明、暗纹的条件为
C
对应于2 各n e 级明 2 、 暗( 2 2 k k 纹 2 的1 )厚 2度分k k别 1 0 为,,2 1 ,,2 3 ,,3 ,明 暗 纹 纹
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e 2kk4n 1
k
r1r2
(2k1)
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相长 相消
k0,1,2
k0,1,2
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§14-2 杨氏双缝干涉实验
初相相同的两相干波叠加 后加强与减弱的条件为：
r2r1xD d(2kk1)2
加强 减弱
S1
r1
dM
r2
S2 B
D
波程差计算
x
P·
x
O
x(2kkD d1)D d, 2k,k0,1,12,,2,3,
在观2021察/3/2 点的干涉叠加。
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§15-2 单缝夫琅禾费衍射
一. 单缝衍射装置及衍射图样
装置: f1
屏幕 f2
S
a
光源
透镜L1
单缝
透镜L2
屏
I
I
2021/3/2
5 3
0
2a 2a
3 5
2a 2a
sin 16
二. 菲涅耳半波带法 分析单缝衍射条纹分布规律
明暗纹条件： 0
中央明纹中心
asin (2k1) 各级明纹中心