大学物理物理光学d
《大学物理光学》PPT课件(2024)
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 研究光电效应、康普顿效应等 现象表明光具有粒子性， 即光量子（光子）。
波粒二象性的统一
光既具有波动性又具有粒 子性，二者是统一的。在 不同条件下，光表现出不 同的性质。
4
光的传播速度与介质关系
真空中的光速
在真空中，光的传播速度最快，约为 3×10^8 m/s。
光速与波长、频率的关系
2024/1/30
24
光学存储技术原理及应用
光学存储技术的分类
只读型、一次写入型和可重写型
光学存储技术的原理
利用激光束在存储介质上形成微小坑点来记录信息
光学存储技术的应用
数字音频、视频、图像和计算机数据的存储
2024/1/30
光学存储技术的优缺点及发展前景
容量大、保存时间长，但读写速度相对较慢
25
应用
透镜广泛应用于摄影、望远镜、 显微镜等光学仪器中，用于实现 物体的放大、缩小和成像等功能 。
10
反射镜成像原理及应用
成像原理
反射镜通过反射光线来改变光线的传 播方向，从而形成像。反射镜的成像 规律遵循光的反射定律和光路可逆原 理。
应用
反射镜广泛应用于天文望远镜、激光 测距仪、光学干涉仪等光学系统中， 用于实现光线的反射、聚焦和成像等 功能。
光学传感器种类及工作原理
光学传感器的分类
光电传感器、光纤传感器、光谱传感器等
大学物理D-07波动光学-参考答案
(B)
7.2.7 一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数（a+b）为下列那种情况时（a 代表每条缝的 宽度） ，k=3、6、9…级次的主极大均不出现？ (A) a+b=2a； 7.2.8 (B) a+b=3a； (C) a+b=4a； (D) a+b=6a。 ( B (B) ０、±1、±3； (D) ０、±2、±4。 (D) (B) 牛顿环； (C) 单缝衍射； (D) 光栅衍射。 ) ( B )
第 1 页 共 7 页 大学物理 C 试题
-4 -4 -4 -4
（
B ）
P
S1 S2
O
7.2.2 在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是 （A）使屏靠近双缝； （B）使两缝的间距变小； （C）把两个缝的宽度稍微调窄； （D）改用波长较小的单色光源。
（
B ）
7.2.3 如图所示，折射率为 n2 、厚度为 e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别 为 n1 和 n3 ，已知 n1＜n2＜n3．若用波长为 的单色平行光垂直入射到该薄膜 上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2n2 e ； (B) 2n2 e 2 ； (C) 2n2 e ； (D) 2n2 e / 2n2 。 7.2.4 刚吹起的肥皂泡(很小时)看不到有什么彩色，当肥皂泡吹大到一定程度时，会看到有彩色，而 且这些彩色随着肥泡的增大而改变．当肥皂饱大到将要破裂时，将呈现黑色。对这一现象的解释，下列 原因中的最佳组合是（D） （1） 吹起的肥皂泡作为空气中的薄膜， 当它的厚度 e 使在其上下表面的反射光满足相干条件时， 就形成干涉现象； （2）在日光照射下，对一定厚度的薄膜，并非所有波长的可见光都能被加强； （3）从 吹起的肥皂泡表面见到的是被反射的不同波长的、不同干涉强度的可见光成分的非相干叠加所形成的彩 色，这种彩色随着膜厚的变化(肥皂泡被吹大)、观察角度(膜法线与反射光线夹角)的变化而改变； （4）刚 吹起的肥皂饱表面看不到这种现象，那是由于膜的厚度太大，超过了日光的相干长度； （5）当肥皂泡大 到将要破裂时，膜的厚度趋于零，对于各种波长的光，反射光都满足干涉相消条件。因此从反射方向看， 什么颜色都不呈现，只能是黑色的。 （A） （1） 、 （2） 、 （4） ； （C） （2） 、 （3） 、 （4） 、 （5） ； （B） （1） 、 （2） 、 （4） 、 （5） ； （D） （1） 、 （2） 、 （3） 、 （4） 、 （5） ； （ A ）
大学物理 光学答案
第十七章 光的干涉一. 选择题1．在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3π，则路径AB 的长度为：（ D ）A. 1.5λB. 1.5n λC. 3λD. 1.5λ/n解： πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ=本题答案为D 。
2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ）A. 变密B. 变稀C. 不变D. 消失解：条纹间距d D x /λ=∆，所以d 增大，x ∆变小。
干涉条纹将变密。
本题答案为A 。
3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E 上的P 处是明条纹。
若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M ，其它条件不变(如图)，则此时 ( B )A. P 处仍为明条纹B. P 处为暗条纹C. P 处位于明、暗条纹之间D. 屏幕E 上无干涉条纹解 对于屏幕E 上方的P 点，从S 1直接入射到屏幕E 上和从出发S 1经平面反射镜M 反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增π，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。
故本题答案为B 。
4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ）A. 亮斑B. 暗斑C. 可能是亮斑，也可能是暗斑D. 无法确定解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。
本题答案为B 。
5．一束波长为λ 的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B )A. λ/4B. λ/ (4n )C. λ/2D. λ/ (2n )6．在折射率为n '=1.60的玻璃表面上涂以折射率n =1.38的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。
当波长为500.0nm 的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ）A. 5.0nmB. 30.0nmC. 90.6nmD. 250.0nm 选择题3图解：增透膜 6.904/min ==n e λnm本题答案为C 。
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_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》光学
晶体中的双折射现象
双折射现象
一束光入射到各向异性的晶体，会分成两束光（即寻常光和非寻常光）的现象。
晶体中的双折射现象的原因
由于晶体内部结构的不均匀性，使得光在晶体中传播时速度不同，从而导致折 射率的差异。
偏振光在显示技术中的应用
《大学物理》光学
目 录
• 光学基本概念与理论 • 光的干涉现象与应用 • 光的衍射现象与应用 • 光的偏振现象与应用 • 光学仪器与成像原理 • 非线性光学与激光技术
01
光学基本概念与理论
光的本质及传播特性
01
02
03
光是一种电磁波
光具有波粒二象性，既可 以看作粒子（光子），也 可以看作波动（电磁波）。
04
光的偏振现象与应用
偏振光及其产生方式
偏振光定义
光波中电矢量的振动方向对于传播 方向的不对称性叫做偏振，它是横 波区别于其他纵波的一个最明显的 标志。
产生方式
反射和折射、二向色性、散射、 双折射等。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述了偏振光通过检偏器后的光强与 检偏器透振方向的关系。
布儒斯特角
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。
波动光学基础
光的干涉
两列或多列相干光波在空 间某些区域相遇时，光强 在某些区域加强，在另一 些区域减弱的现象。
光的衍射
光波遇到障碍物或小孔时， 偏离直线传播的现象。
光的偏振
光波是横波，其振动方向 垂直于传播方向。偏振现 象说明光波中存在振动方 向不同的分量。
03
光的衍射现象与应用
大学物理光学试题及答案!(考试必过)
1001 光从光疏介质射入光密介质，在光密介质中1001 A 光的传播速率变大；1001 B 折射角比入射角大；1001 C 光的振动频率变快；1001 D 光的波长变小。
1002 下面有几种说法，正确的说法是1002 A 有相同的振幅就有相同的光强；1002 B 振幅较大者,其光强较大；1002 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；1002 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。
1003 光在真空中传播速率与1003 A 波长有关；1003 B 频率有关；1003 C 光源的速率有关；1003 D 观察者的速率有关；1003 E 与上述各因素均无关。
1013 波长为550nm 的黄光，从空气射入水中，在水中给人眼的色感为1013 A 青蓝色；1013 B 红色；1013 C 黄色；1013 D 不能判定。
1014 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1014 A 1；1014 B34；1014 C43；1014 D916；1014 E169。
1024 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：1024 A 紫光的速率比红光小；1024 B 红光的频率比紫光大；1024 C 在玻璃中红光的偏向角比紫光小；1024 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。
1030 可见光的波长范围在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿之间相应的频率范围是＿＿＿1030 ＿＿＿＿＿＿Hz。
1031 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1031 ＿＿＿＿＿＿，波长为＿＿＿＿＿，光速为＿＿＿＿＿。
1046 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__ 1046 __________________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？1005 在下列几种说法中,正确的说法是：1005 A 相等光程的几何距离必然相等；1005 B 光行进相同的光程,经历的时间必然相等；1005 C 几何距离大的,其光程必然较大；1005 D 相同的光程必然有相同的对应的真空距离。
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________。
大学物理光学答案
第十七章 光的干涉一. 选择题1．在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3π，则路径AB 的长度为：（ D ）A. 1.5λB. 1.5n λC. 3λD. 1.5λ/n 解： πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ=本题答案为D 。
2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ）A. 变密B. 变稀C. 不变D. 消失 解：条纹间距d D x /λ=∆，所以d 增大，x ∆变小。
干涉条纹将变密。
本题答案为A 。
3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E 上的P 处是明条纹。
若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M ，其它条件不变(如图)，则此时 ( B ) A. P 处仍为明条纹 B. P 处为暗条纹C. P 处位于明、暗条纹之间D. 屏幕E 上无干涉条纹解 对于屏幕E 上方的P 点，从S 1直接入射到屏幕E 上和从出发S 1经平面反射镜M 反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增π，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。
故本题答案为B 。
4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ）A. 亮斑B. 暗斑C. 可能是亮斑，也可能是暗斑D. 无法确定 解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。
本题答案为B 。
5．一束波长为λ 的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B )A. λ/4B. λ/ (4n )C. λ/2D. λ/ (2n ) 6．在折射率为n '=1.60的玻璃表面上涂以折射率n =1.38的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。
当波长为500.0nm 的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ）A. 5.0nmB. 30.0nmC. 90.6nmD. 250.0nm选择题3图解：增透膜 6.904/min ==n e λnm 本题答案为C 。
大学物理-光学答案
第十七章 光的干涉一. 选择题1．在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3π，则路径AB 的长度为：（ D ）A. 1.5λB. 1.5n λC. 3λD. 1.5λ/n解： πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ=本题答案为D 。
2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ）A. 变密B. 变稀C. 不变D. 消失解：条纹间距d D x /λ=∆，所以d 增大，x ∆变小。
干涉条纹将变密。
本题答案为A 。
3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E 上的P 处是明条纹。
若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M ，其它条件不变(如图)，则此时 ( B )A. P 处仍为明条纹B. P 处为暗条纹C. P 处位于明、暗条纹之间D. 屏幕E 上无干涉条纹解 对于屏幕E 上方的P 点，从S 1直接入射到屏幕E 上和从出发S 1经平面反射镜M 反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增π，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。
故本题答案为B 。
4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ）A. 亮斑B. 暗斑C. 可能是亮斑，也可能是暗斑D. 无法确定解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。
本题答案为B 。
5．一束波长为λ 的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B )A. λ/4B. λ/ (4n )C. λ/2D. λ/ (2n )6．在折射率为n '=1.60的玻璃表面上涂以折射率n =1.38的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。
当波长为500.0nm 的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ）A. 5.0nmB. 30.0nmC. 90.6nmD. 250.0nm选择题3图解：增透膜 6.904/min ==n e λnm本题答案为C 。
大学物理D-09波动光学
大学物理
极值条件 相长干涉（明）
2k ,
cos 1
(k = 0,1,2,3…)
I I max I1 I 2 2 I1I 2
相消干涉（暗） (2k 1) , cos 1 (k = 0,1,2,3…)
I I min I1 I 2 2 I1I 2 k k 0,1,2,3 即 r2 r1 k 0,1,2,3 2k 1 2
2 E 2E 1 2E 0 0 2 2 2 2 x t u t
2 H 2 E 1 2 H 0 0 2 2 2 2 x t u t
大学物理
2.实验证实：赫兹（1887 年完成）
火花
感应圈
用电磁波重复了所有 光学反射、折射、衍 射、干涉、偏振实验。 理工v11-赫兹 实验4m
E
E
B
c
c
大学物理
极轴
E
传播方向
H r p0
r E (r , t ) cos (t ) u 1 4π r u p0 2 sin r H (r , t ) cos (t ) 4π r u
p0 sin
2
大学物理
E
o H
两种理论无法解释对方的现象→无法统一 20世纪，德布罗意提出物质波概念才得以统一 光和物质一样都具有波粒二象性 20世纪50年代以来，光学开始了一个新的发展时期 激光、纤维光学（光纤）、红外技术 光学分类 几何光学——光的直线传播规律
大学物理
物理光学 波动光学 ——干涉、衍射、偏振 量子光学 ——光和物质的相互作用 现代光学 1960年 第一台红宝石激光器 非线性光学、激光光谱、信息光学、全息、 光纤通讯、集成光学、统计光学等
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。
大学物理物理D
大学物理物理D大学物理是理工科学生必修的一门基础课程，它涵盖了丰富的知识内容和广泛的应用领域。
其中，物理D是大学物理的一部分，主要讲述了电磁学、光学和现代物理等相关内容。
本文将围绕大学物理物理D展开讨论，从基本概念到应用实例，全面而系统地介绍物理D的重要知识点。
一、电磁学1. 静电学静电场是指在没有电荷流动的情况下，产生的电场。
静电学研究电荷分布和电场之间的关系，包括库仑定律和高斯定理等。
2. 电场与电势电场是由电荷引起的力场，电势则是电场的一种体现。
通过电场和电势的概念，我们可以描述电荷之间的相互作用和电荷在电场中的运动规律。
3. 电流和电阻电流是电荷在载流体中流动的现象，它与电荷的流动方向和强度有关。
而电阻则是材料对电流流动的阻碍力量，可以通过欧姆定律进行描述。
4. 磁场与电磁感应磁场是指由电流产生的力场，电磁感应则是磁场与导线中的电荷相互作用产生的现象。
对于电磁感应，法拉第电磁感应定律和楞次定律是两个重要的基本规律。
二、光学1. 几何光学几何光学研究光线在面镜、透镜等光学器件中的传播、反射和折射规律。
它基于光的几何特性进行分析和计算。
2. 光的波动性光既可以被看作是一种粒子，也可以被看作是一种波动。
光的波动性研究光的传播、干涉、衍射和偏振等现象，常用的理论包括菲涅尔衍射和惠更斯原理。
3. 光的颜色和光谱光的颜色是由光波的频率决定的，通过光的分光学可以将光波进行解析和研究，得到光的光谱特征。
4. 光的偏振光的偏振是指光波的振动方向在一个平面内的现象，可通过偏振片进行实验观察和研究。
三、现代物理1. 光电效应光电效应是指光照射某些金属时，金属表面会产生电子的释放现象。
这一现象的发现对光的粒子性提供了有力的证据，同时也有广泛的应用价值。
2. 原子物理原子物理研究原子的结构和性质，包括原子谱线和波尔模型等内容。
它为后续的核物理和量子力学提供了基础。
3. 核物理核物理研究原子核的性质和核反应的规律。
大学物理光学知识点
大学物理光学知识点光学是物理学的一个重要分支，在大学物理课程中，光学部分涵盖了丰富的知识。
下面让我们一起来了解一下其中的关键知识点。
一、光的本性光具有波粒二象性。
在某些情况下，光表现出粒子的特性，比如光电效应，说明光的能量是一份一份传播的，这些能量子被称为光子。
而在另一些情况下，光又表现出波动的特性，如光的干涉、衍射和偏振现象。
二、光的直线传播光在均匀介质中沿直线传播。
小孔成像就是光沿直线传播的一个典型例子。
但是，当光遇到障碍物时，会出现衍射现象，即光会绕过障碍物传播。
三、光的反射和折射当光射到两种介质的分界面时，一部分光会返回原来的介质，这就是光的反射。
反射定律指出，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。
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生改变，这就是光的折射。
折射定律表明，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，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
四、全反射当光从光密介质射向光疏介质时，入射角增大到一定程度，折射光线会消失，只剩下反射光线，这种现象称为全反射。
发生全反射的条件是入射角大于临界角。
五、光的干涉两列频率相同、振动方向相同、相位差恒定的光相遇时，会发生干涉现象。
干涉条纹的间距与光的波长、双缝间距以及双缝到屏的距离有关。
杨氏双缝干涉实验是证明光的干涉现象的经典实验。
六、光的衍射光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，会偏离直线传播，在屏幕上出现明暗相间的条纹，这就是光的衍射。
单缝衍射、圆孔衍射等都是常见的衍射现象。
七、光的偏振光是一种横波，其振动方向与传播方向垂直。
光的偏振现象表明了光是横波。
偏振片可以用来检验光的偏振状态，常见的有线偏振光和圆偏振光。
八、薄膜干涉利用薄膜上下表面反射的光发生干涉，可以制成增透膜和增反膜。
比如，在照相机镜头上镀一层增透膜，可以减少反射光，增加透射光，从而提高成像质量。
九、几何光学主要研究光的直线传播、反射、折射等现象，利用几何作图和数学方法来解决光学问题。
大学物理(光学篇)(一)
大学物理(光学篇)（一）引言概述：物理学是自然科学的一个重要分支，它研究物质、能量、力量和运动等基本性质。
大学物理作为物理学的基础课程之一，涵盖了许多领域，包括力学、电磁学、光学等。
本文将重点介绍大学物理的光学篇内容，通过对光学的研究，我们可以理解光的本质、传播和相互作用方式，以及应用于实际生活中的现象和技术。
正文：一、光的性质和基本原理1. 光的本质和光的波粒性2. 光的传播速度和光的传播路径3. 光与物质的相互作用和光的吸收、反射、折射等基本现象4. 光的干涉和衍射现象5. 光的偏振和光的偏振态二、光的光学器件1. 定义和分类：透镜、凸透镜、凹透镜等2. 光的成像和焦距的计算3. 透镜组合和光的光路追迹方法4. 光的散射和散光原理5. 光的干涉、衍射和全息术在实际应用中的角色三、光的波动理论1. 光的波动方程和光的波动性质2. 光的干涉现象的波动解释和干涉条纹的形成3. 光的衍射现象的波动解释和衍射图样的特点4. 光的相干性和光的相干性的条件5. 光的相干干涉和相干折射在光学器件中的应用四、光的衍射和干涉1. 衍射现象和衍射图样的形成2. 夫琅禾费衍射的原理和条件3. 衍射光栅和光栅衍射的应用4. 干涉现象和干涉条纹的形成5. 干涉仪器和干涉计算方法的应用五、光的应用和实验1. 光的反射和折射在成像设备中的应用2. 光的透射和散射在显微镜中的应用3. 光的干涉和衍射在光学仪器中的应用4. 光的相干性在干涉仪和全息术中的应用5. 光的波动性在光谱分析和激光技术中的应用总结：本文通过对大学物理光学篇内容的介绍，深入探讨了光的性质和基本原理、光的光学器件、光的波动理论、光的衍射和干涉以及光的应用和实验等方面的知识。
对于学习者来说，理解并掌握这些基础知识，对于日后深入学习光学和应用于实践中具有重要意义。
大学物理_光学答案
第十七章 光的干涉一. 选择题1．在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 沿某一路径传播到B ，若A ，B 两点的相位差为3π，则路径AB 的长度为：（ D ）A. 1.5λB. 1.5n λC. 3λD. 1.5λ/n解： πλπϕ32==∆nd 所以 n d /5.1λ=本题答案为D 。
2．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将 （ A ）A. 变密B. 变稀C. 不变D. 消失解：条纹间距d D x /λ=∆，所以d 增大，x ∆变小。
干涉条纹将变密。
本题答案为A 。
3．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E 上的P 处是明条纹。
若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M ，其它条件不变(如图)，则此时( B )A. P 处仍为明条纹B. P 处为暗条纹选择题3图C. P 处位于明、暗条纹之间D. 屏幕E 上无干涉条纹解 对于屏幕E 上方的P 点，从S 1直接入射到屏幕E 上和从出发S 1经平面反射镜M 反射后再入射到屏幕上的光相位差在均比原来增π，因此原来是明条纹的将变为暗条纹，而原来的暗条纹将变为明条纹。
故本题答案为B 。
4．在薄膜干涉实验中，观察到反射光的等倾干涉条纹的中心是亮斑，则此时透射光的等倾干涉条纹中心是（ B ）A. 亮斑B. 暗斑C. 可能是亮斑，也可能是暗斑D. 无法确定解：反射光和透射光的等倾干涉条纹互补。
本题答案为B 。
5．一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为 ( B )A. λ/4B. λ/ (4n )C. λ/2D. λ/ (2n )6．在折射率为n '=1.60的玻璃表面上涂以折射率n =1.38的MgF 2透明薄膜，可以减少光的反射。
当波长为500.0nm 的单色光垂直入射时，为了实现最小反射，此透明薄膜的最小厚度为（ C ）A. 5.0nmB. 30.0nmC. 90.6nmD. 250.0nm解：增透膜 6.904/min ==n e λnm本题答案为C 。
大学物理二光学知识点总结
大学物理二光学知识点总结光学是物理学的一个重要分支，研究光的产生、传播、传感以及与物质的相互作用等现象。
光学可以分为几个部分，其中包括几何光学、物理光学和量子光学。
在大学物理课程中，一般会学习到光的产生和传播、光的干涉和衍射、光的偏振、光的折射和反射等内容。
本文将对大学物理二光学中的一些重要知识点进行总结，希望对学习者有所帮助。
1. 几何光学几何光学是研究光的传播以及与物体的相互作用时，采用几何方法来描述和分析的一门学科。
在几何光学中，光被看作是一条直线，光的传播按照光线、光束和光线束的传播规律进行分析。
几何光学对于解释和分析光的成像、透镜成像、光的衍射等现象有着重要的作用。
在几何光学中，有一些重要的概念和定律，比如光的折射定律、光的反射定律、透镜成像定律等。
这些定律和概念在分析光的传播和光学现象时起着至关重要的作用。
另外，几何光学还研究了一些重要的光学仪器，比如显微镜、望远镜、光学仪器等。
2. 物理光学物理光学是通过波动理论来研究光的传播和与物质的相互作用的一门学科。
在物理光学中，光被看作是一种波动，遵循波动方程的传播规律。
物理光学对于光的干涉、衍射、偏振、色散等现象进行了深入的研究。
在物理光学中，有一些重要的概念和现象，比如光的干涉现象、衍射现象、偏振现象、光的色散现象等。
这些概念和现象对于理解光的传播规律和光学现象有着重要的作用。
此外，物理光学还研究了光的波粒二象性、光的相干性、光的光栅和频谱分析等内容。
3. 光的干涉和衍射光的干涉和衍射是物理光学中的重要现象，它们揭示了光的波动性质和光的相互作用规律。
在干涉和衍射中，光的波动性质得到了很好的展现，使我们对光的本质有了更深入的理解。
光的干涉是指两束或多束相干光彼此叠加时产生的明暗条纹的现象。
光的干涉分为等厚薄膜干涉、薄膜干涉、双缝干涉、单缝衍射等。
通过对干涉现象的分析和研究，我们可以得到一些重要的结论和定律，比如干涉条纹的条件、干涉条纹的宽度、干涉条纹的亮度分布规律等。
大学物理光学必考知识点
大学物理光学必考知识点光学是物理学的一个重要分支，研究光的传播、发射、反射、折射、干涉和衍射等现象。
作为大学物理学的一门必修课程，光学涉及到许多重要的知识点。
本文将介绍大学物理光学必考的知识点，帮助同学们系统地理解光学的基本原理和应用。
1.光的性质光既具有波动性质，也具有粒子性质。
根据电磁波理论，光是由电磁波组成的，具有波长、频率和速度等特性。
光的粒子性质则可以用光子的概念来解释，光子是光的基本粒子，具有能量和动量。
2.光的传播光在空气、水、玻璃等介质中的传播遵循直线传播的原理。
光在介质中的传播速度与介质的折射率有关，根据斯涅尔定律，光在不同介质之间传播时会发生折射现象。
3.光的反射光的反射是指光线遇到界面时发生反射现象。
根据光的入射角和反射角之间的关系，可以得到光的反射定律，即入射角等于反射角。
4.光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时发生的偏折现象。
根据光的入射角、折射角和两种介质的折射率之间的关系，可以得到光的折射定律，即入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
5.光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相互叠加时所产生的干涉现象。
根据光的相干性理论，当两束光波相位差为整数倍时，它们将发生叠加增强，形成明纹；当相位差为半整数倍时，它们将发生叠加抵消，形成暗纹。
6.光的衍射光的衍射是指光通过一个狭缝或物体边缘时所产生的弯曲现象。
根据光的衍射理论，当光通过一个狭缝或物体边缘时，光波将朝各个方向散射，形成衍射图样。
7.光的偏振光的偏振是指光波中的电场振动方向在一个特定平面上的现象。
根据光的偏振理论，只有在特定方向上的光波才具有偏振性，其他方向上的光波则无偏振性。
8.光的色散光的色散是指光在物质中传播时，不同频率的光波具有不同的折射率，从而形成不同颜色的现象。
根据光的色散理论，不同介质对不同频率的光波的折射率不同，导致光的折射角度也不同，进而引起光的色散现象。
总结起来，大学物理光学的必考知识点包括光的性质、传播、反射、折射、干涉、衍射、偏振和色散等。
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k
k 0,1,2,3 明纹
即 r2r1 2 k 1 k 0,1,2,3 暗纹
2
五、 光程与光程差1 1、 光程
相位差在分析光的叠加时十分重要，为便于计算 光通过不同媒质时的相位差，引入光程概念。
光通过媒质时不变，但要变，设为 n 。
空中 a λ
·
b·
x
b a x 2
─真空中波长
2.激光
波列
E 2E 1/h
光波的相位、频率、振动方向以及传播方向都和原 来的入射光相同，即它们具有相干性。
激光单色性好、相干性 好、亮度高和方向性好
§14-1 光源 单色光 相干光
3. 光的单色性
理想的单色光：具有恒定单一波长的简谐波， 它是无限伸展的。
实际原子的发光:是一个有限长的波列,所以
不是严格的余弦函数,只能说是准单色光:
r2
S2
D
r2r1dsin
dtan d x
D
亮纹
x
k
D d
0
暗纹 x(2k1)D0
d2
讨论 光强分布
I 4I0
x
k
D d
0
-x2-2 -x1-1
0 0
1x1
2x2
x k
相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距
x
D d
0
Δx 正比 , 用此可以测波长。
用白光入射，在零级白色中央条纹两边对称排列着 由紫向红的彩色条纹
附加光 程差
22 1 2r2dndr1
2r2r1n1d
S1 n
r1 r2
·P
22 1 2r2dndr1
S2 d
2r2r1n1d
分析条纹的 移动情况：
例题
2
真空中波长为 的单色光，在折射率 n 的透 明介质中从 A 传播到 B ，两处相位差为 3 ， 则沿此路径 AB 间的光程差为
（A）1.5 （C）3
xk红
k
D d
红
x(k1)紫(k1)D d紫
k红(k1)紫
将 红光波长760nm， 紫光波长400nm代入解得 k=1.1 这一结果表明：在中央白色明纹两侧， 只有第一级彩 色光谱是清晰可辨的。
四、洛埃镜实验（ Lloyd experiment）
光程差 Δn2rr1
r1
P
相位差 Δ 2π Δ s 2 *
r2
n
λ
Δ k,k 0 , 1 ,2 ,
➢ 干涉加强 2 k π ,k 0 , 1 ,2 ,
Δ(2k1) , k0,1,2,
➢ 干涉减弱
2
( 2 k 1 ) π ,k 0 , 1 , 2 ,
光程差
2 1'
在某个中心频率（波长）附近有一定频率
（波长）范围的光。 衡量单色性好坏的
I
物理量是谱线宽度
I0 I0 / 2
谱线宽度
例:普通单色光
: 10-2 10 0A
0
0
激光 ：10-8 10-5 A
§14-1 光源 单色光 相干光
四、相干光
“当两列(或几列)满足一定条件的光波在 某区域同时传播时,空间某些点的光振动 始终加强； 某些点的光振动 始终减弱， 在空间形成一幅稳定的光强分布图样”， 称为光的干涉现象。
紫 455~400 6 .6 1 1~ 0 4 7 .5 1 10 4 430
三、光源
1. 发光
光源的最基本 发光单元是分 子、原子。发 光起源于处于 激发态的原子 或分子在不同 能级之间的跃 迁。
激 发 态
跃迁 基态
En
自发辐射
原子能级及发光跃迁
发光有两种类型
自发辐射
热 电 光化 辐 致 致学 射 发 发发
黄 597~577 5 .0 1 1~ 0 4 5 .4 1 10 4 570
绿 577~492 5 .4 1 1~ 0 4 6 .1 1 10 4 540
青 492~470 6 .1 1 1~ 0 4 6 .4 1 10 4 480
兰 470~455 6 .4 1 1~ 0 4 6 .6 1 10 4 460
2 4
12k
x1
x2
x
极值条件
§14-1 光源 单色光 相干光
相长干涉（明）
2k, cos1 (k = 0,1,2,3…)
I I m a I 1 x I 2 2 I 1 I 2
相消干涉（暗）
(2 k 1 ),cos1 (k = 0,1,2,3…)
I I m i I 1 n I 2 2 I 1 I 2
第九章 波动光学
(Wave optics)
Introduction
Review of history
The period of Ancient optics
The period of geometric optics The period of wave optics The period of quantum optics
2k
k0
动画：光程
I Imax
(2k1)
2k10
2
I0 Imin
三、杨氏双缝干涉的解释（Double-slit interference of light）
1. Device and phenomenon
r1
S1
x
d
r2
S2
D
（2）Calculation of bands
r1
S1
x
d
惠更斯创立波动说： 波动说由杨、菲涅耳的实验验证
19世纪，法拉第、麦克斯韦、赫兹 →光是电磁波，媒质是以太
c G ρ
光的干涉、衍射、偏振证实光是波——波动性
1900年，普朗克提出量子论→光子，解释了热辐射 、光电效应、光压现象——微粒性
两种理论无法解释对方的现象→无法统一 20世纪，德布罗意提出物质波概念才得以统一
P
s
M1
L
s1
d
s2
C
M2
D
Flash:菲涅尔双平面镜实验
Flash:菲涅尔双棱镜实验
3. 劳埃镜实验
P'
P
s1
d
s2
ML
D
二、光干涉的定量分析
In mathematics, two beams form light sources s1 and s2 can be generally expressed as follows:
The period of modern optics
The task of this chapter
The characteristics of wave about light will be discussed deeply
§9-1 光学的基本概念
一、人类对光的认识过程
牛顿的微粒说： 光的直线传播→微粒→以力学定 律运动，解释了反射、折射
动画：相干长度对干涉的影响
Effect of wave length on x
x
D d
0
x
D d
0
Effect of distance between two slits on x
例. 钠光灯作光源，波长 0.589 m ，3屏与双缝
的距离 D=500 mm ,(1) d = 1.2 mm 和 d = 10 mm , 相
奇数次半波损失时为λ /2 偶数次半波损失时为 0
k (k0 ,1 ,2)
干涉加（明）
(2k1)(k0,1,2) 干涉相消（暗）
2
相位差与光程差: 2
例：求光程差。
S1
r
空气 P
S2
r n水
[例]
S1 n
r1 r2
·P
S2 d
分析条纹的移动情况：
2 1 rn 水 r r(n水 1)
一、光干涉现象的发现
光干涉现象的发现首推英国人Thomas Yong，
因此，杨是光的波动说的奠基人之一。杨的
主要成就有：
Thomas Yong
(1) 1793年发现了眼睛晶状体的聚焦作用
(1773 ―1829)
(2) 1801年的杨氏双缝干涉实验，首次引入 “干涉”概念
论证了光的波动说，并解释了牛顿环的成因及薄膜的彩色。
媒质中
a· n
x
b·
b
a
x
n
2
媒质 n─媒质中波长
因为
n
u
c/ n
c / n
n
所以 baxn2n x 2
nx 2
定义： 光程 nx
nx —折射率为n的媒质中，光在距离x上 的等效真空路程，称为光程．
物理意义：光程就是光在媒质中通过的几何路 程 , 按波数相等折合到真空中的路程.
§14-3 光程与光程差
邻明条纹间距分别为多大？（2) 若相邻明条纹的最
小分辨距离为 0.065 mm ,能分辨干涉条纹的双缝间
距是多少？ 解 ｛1｝d= 500 mm
xD 5 05 .8 0 9 1 3 40 0 .2m 5 m
d
1 .2
d=10 mm xD 5 0 5 .8 0 9 1 3 4 0 0 .0m 30 m
d
10
｛2｝ x0.06m5m 双缝间距 d 为
dD50 5 .8 09 13 4 0 4 .5 mm
x
0 .065
例1 例1 用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清
晰可辨的彩色光谱？
解: 用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成内紫 外红的对称彩色光谱.当k级红色明纹位置xk红大于k+1级紫 色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。