大物習(xí)題答案第6章波動光學(xué)

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1、第6章波動光學(xué)6.1基本要求1．理解相干光的條件及獲得相干光的方法.2．掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系，了解半波損失，掌握半波損失對薄膜干涉極大值和極小值條件的影響。3．能分析楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置4．了解邁克耳孫干涉儀的工作原理5．了解惠更斯－菲涅耳原理及它對光的衍射現(xiàn)象的定性解釋.6．了解用波帶法來分析單縫夫瑯禾費衍射條紋分布規(guī)律的方法，會分析縫寬及波長對衍射條紋分布的影響.7．了解衍射對光學(xué)儀器分辨率的影響.8．掌握光柵方程，會確定光柵衍射譜線的位置，會分析光柵常數(shù)及波長對光柵衍射譜線分布的影響.9．理解自

2、然光與偏振光的區(qū)別.10．理解布儒斯特定律和馬呂斯定律.11．了解線偏振光的獲得方法和檢驗方法.6.2基本概念1．相干光若兩束光的光矢量滿足頻率相同、振動方向相同以及在相遇點上相位差保持恒定，則這兩束光為相干光。能夠發(fā)出相干光的光源稱為相干光源。2．光程光程是在光通過介質(zhì)中某一路程的相等時間內(nèi)，光在真空中通過的距離。若介質(zhì)的折射率為n，光在介質(zhì)中通過的距離為L，則光程為nL。薄透鏡不引起附加光程差。光程差與相位差的關(guān)系。3．半波損失光在兩種介質(zhì)表面反射時相位發(fā)生突變的現(xiàn)象。當(dāng)光從光疏介質(zhì)（折射率較小的介質(zhì)）射向光密介質(zhì)（折射率較大的介質(zhì)）

3、時，反射光的相位較之入射光的相位躍變了，相當(dāng)于反射光與入射光之間附加了半個波長的光程差，所以稱為半波損失。4．楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉實驗是利用波陣面分割法來獲得相干光的。用單色平行光照射一窄縫S，窄縫相當(dāng)于一個線光源。S后放有與其平行且對稱的兩狹縫S1和S2，兩縫之間的距離很小。兩狹縫處在S發(fā)出光波的同一波陣面上，構(gòu)成一對初相位相同的等強(qiáng)度的相干光源，在雙縫的后面放一個觀察屏，可以在屏幕上觀察到明暗相間的對稱的干涉條紋，這些條紋都與狹縫平行，條紋間的距離相等。5．薄膜干涉薄膜干涉是利用分振幅法來獲得相干光的。由單色光源發(fā)出的光經(jīng)薄膜上表

4、面的反射光和經(jīng)薄膜下表面反射再折射形成的光是相干光，它們在薄膜的反射方向產(chǎn)生干涉。薄膜干涉的應(yīng)用有增透膜，增反膜等。6．劈尖兩片疊放在一起的平板玻璃，其一端的棱邊相接觸，另一端被細(xì)絲隔開，在兩塊平板玻璃的表面之間形成一空氣薄層，叫做空氣劈尖。自空氣劈尖上下兩面反射的光相互干涉。形成明暗交替、均勻分布的干涉條紋。7．牛頓環(huán)一塊曲率半徑很大的平凸透鏡與一平玻璃相接觸，構(gòu)成一個上表面為球面，下表面為平面的空氣劈尖。由單色光源發(fā)出的光經(jīng)劈尖空氣層的上下表面反射后相互干涉，形成明暗相間且間距不等的同心圓環(huán)，因其最早是被牛頓觀察到的，故稱為牛頓環(huán)。

5、8．邁克爾孫干涉儀用互相垂直的兩平面鏡形成等效空氣層，分振幅法產(chǎn)生相干光。條紋移動數(shù)目N與反射鏡移動的距離之間的關(guān)系為9．夫瑯和費單縫衍射單色平行光垂射到單縫上，在屏上形成一組平行于單縫的直條紋，中央明紋最寬最亮，寬度是其它明紋的二倍。分析方法：半波帶法10．圓孔衍射艾里斑圓孔的夫瑯和費衍射圖樣中央為一亮斑，稱為愛里斑，周圍為一些同心明暗環(huán)。愛里斑的半角寬度為11．最小分辨角光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)瑞利判據(jù)規(guī)定：兩個物體通過光學(xué)儀器孔徑衍射后，當(dāng)一個愛里斑中心剛好落在另一個愛里斑的第一級暗環(huán)上時，兩個愛里斑剛好能夠分辨，儀器的最小分辨角在光學(xué)中

6、,將定義為光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng),即12．衍射光柵任何具有空間周期性的衍射屏都可以看成光柵。主極大的位置由光柵方程決定13．自然光普通光源中各原子發(fā)光是獨立的，每個波列的振幅、相位和振動方向都是隨機(jī)的，在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)，在同一時刻沿各個方向振動的光矢量都有。平均說來，光矢量具有均勻的軸對稱分布，各方向光矢量振動的振幅相同，這種光稱為自然光。14．線偏振光光矢量只在一個固定平面內(nèi)沿一個固定方向振動，這種光就是一種完全偏振光，叫線偏振光。15．部分偏振光是介于偏振光與自然光之間的一種光，例如把一束偏振光與一束自然光混合，得到的光就屬于

7、部分偏振光。在垂直于光傳播方向的平面內(nèi)，各方向的光振動都有，但它們的振幅不相等。6.3基本規(guī)律1．惠更斯—菲涅耳原理菲涅耳根據(jù)波的疊加和干涉原理，提出了“子波相干疊加”的概念，對惠更斯原理作了物理性的補充。菲涅耳認(rèn)為，從同一波面上各點發(fā)出的子波是相干波。在傳播到空間某一點時，各子波進(jìn)行相干疊加的結(jié)果，決定了該處的波振幅。2．楊氏雙縫干涉當(dāng)波長為的單色光入射到縫間距為d的雙狹縫后，在距狹縫為D的屏幕上會形成兩縫透過的相干光疊加后的干涉條紋，以兩縫中心垂線與屏幕的交點為坐標(biāo)原點，則明暗條紋的位置應(yīng)滿足下列條件相鄰兩條明紋或暗紋的間距為3．薄膜

8、干涉將一波長為的擴(kuò)展光源照射到一厚度為d、折射率為、置于折射率為介質(zhì)的薄膜上，薄膜上下兩表面的反射光在相遇點的光程差為其中為入射光線與薄膜表面法線之間的夾角。由此可得出薄膜干涉的明暗紋條件公式