大学物理14章分解.pptx

第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课总结总结:一一.光程光程媒质折射率与光的几何路程之积媒质折射率与光的几何路程之积=相位差相位差二二.相位差与光程差的关系相位差与光程差的关系一般一般 干涉干涉加强加强 干涉干涉减弱减弱第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课例例1：真空中波长为：真空中波长为 的单色光，在折射率为的单色光，在折射率为n的介质中从的介质中从A点传到点传到B点，相位改变点，相位改变2，则光程为，则光程为 ，从，从A到到B的几何路程为的几何路程为 。/n例例2：某单色光从空气中射入水中，则光的频率：某单色光从空气中射入水中，则光的频率 ，光，光的速度的速度 ，光的波长，光的波长 。（填变大。（填变大、变小或不变）变小或不变）不变不变变小变小变小变小半波损失相当于半波损失相当于/2的附加光程的附加光程透镜不引起附加光程差透镜不引起附加光程差第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课pk=0零级明纹零级明纹k=1k=1一级明纹一级明纹一级明纹一级明纹三三.杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉干涉条纹的形状干涉条纹的形状:平行缝的明暗相间的等间距的条纹平行缝的明暗相间的等间距的条纹各级明纹亮度相同各级明纹亮度相同获得两束相干光的方法获得两束相干光的方法：分波阵面法分波阵面法第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课 明暗条纹的位置明暗条纹的位置暗纹暗纹明纹明纹k称为干涉级别称为干涉级别若用白光照射，在屏幕上可以得到彩色干涉条纹若用白光照射，在屏幕上可以得到彩色干涉条纹。同级条纹中，同级条纹中，紫色的条纹离零级最近紫色的条纹离零级最近暗纹一般称第几条暗纹一般称第几条第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课讨论：讨论：d x d x 用薄玻璃片遮盖用薄玻璃片遮盖上缝上缝条纹条纹上移上移用薄玻璃片遮盖用薄玻璃片遮盖下缝下缝条纹条纹下移下移作业题作业题例例3：如图所示，：如图所示，s1和和s2为两相干光源，它们的光在为两相干光源，它们的光在P点相点相遇，遇，s2经过一段长为经过一段长为t、折射率为折射率为n的介质的介质s1P=s2P=r,ss1=ss2。试用光程差表示试用光程差表示P点干涉加强的条件为点干涉加强的条件为 ，干涉减弱的条件为干涉减弱的条件为 。ss1s2Pt(n-1)t=k(n-1)t=(2k+1)/2k=0,1,2k=1,2 相邻两条明相邻两条明(暗暗)纹间距纹间距第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课15-415-4例例4 一双缝装置的一个缝被折射率为一双缝装置的一个缝被折射率为1.40的薄玻璃片所的薄玻璃片所遮盖，另一个缝被折射率为遮盖，另一个缝被折射率为1.70的薄玻璃片所遮盖。在的薄玻璃片所遮盖。在玻璃片插入以后，屏上原来的中央极大所在点，现变为玻璃片插入以后，屏上原来的中央极大所在点，现变为第第5级明纹。假定级明纹。假定 ，且两玻璃片厚度均为，且两玻璃片厚度均为t，求求t。解：解：第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课例例5：讲义：讲义P223 B套二套二/1 波长波长=550nm的单色光入射在相距的单色光入射在相距d=210-4 m的双缝上，的双缝上，屏到双缝的距离为屏到双缝的距离为d=2m，求求：（：（1）中央明纹两侧两条第）中央明纹两侧两条第10级明纹中心的距离。级明纹中心的距离。（2）用一厚度）用一厚度e=6.610-6 m，折射率折射率n=1.58的云母片覆盖的云母片覆盖一条缝以后，零级明纹移到原来第几级明纹处一条缝以后，零级明纹移到原来第几级明纹处?解解:(1)两条第两条第10级明纹的距离为级明纹的距离为=0.11m(2)设设零级明纹移到原来第零级明纹移到原来第K级明纹处级明纹处则原来零级现为则原来零级现为第第K级明级明现在原零级处两束光的光程差现在原零级处两束光的光程差令令得得,k=7明纹明纹第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课2.整个装置浸在液体里整个装置浸在液体里4.两个波长的光一起入射两个波长的光一起入射,哪一级开始重叠哪一级开始重叠明纹明纹杨氏双缝干涉题型杨氏双缝干涉题型1.无变化无变化,一般计算一般计算用公式计算用公式计算公式中的真空波长换成液体中的波长公式中的真空波长换成液体中的波长3.用薄片遮盖一个缝或同时遮盖双缝用薄片遮盖一个缝或同时遮盖双缝第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课四四.薄膜干涉薄膜干涉反反射光的光程差射光的光程差透透射光的光程差射光的光程差n1n2n3或或n1n2n3n1 n3或或n1 n2n2n3或或n1n2n3n1 n3或或n1 n2n2n3或或n1n2n3n1 n3或或n1 n2n2n3或或n1n2n3n1 n3或或n1 n2n3第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课应用：应用：测量波长测量波长观测产品与标准件的差别观测产品与标准件的差别测量透镜曲率半径测量透镜曲率半径暗环半径暗环半径干涉条纹随干涉条纹随k的增大变密的增大变密牛顿环中间级次低且条纹疏，外边牛顿环中间级次低且条纹疏，外边级次高且条纹密级次高且条纹密R中间不称作环中间不称作环第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课半波损失需具体问题具体分析半波损失需具体问题具体分析从上观察从上观察第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课例例7：如图所示，两个直径不同的钢球夹在两块玻璃：如图所示，两个直径不同的钢球夹在两块玻璃片中间，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹。片中间，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹。如果两钢球之间的距离如果两钢球之间的距离L增加时，则增加时，则（A）干涉条纹数增加，条纹间距不变干涉条纹数增加，条纹间距不变（B）干涉条纹数减少，条纹间距变大干涉条纹数减少，条纹间距变大（C）干涉条纹数增加，条纹间距变小干涉条纹数增加，条纹间距变小（D）干涉条纹数不变，条纹间距变大干涉条纹数不变，条纹间距变大L 第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课例例8：对于劈尖干涉，（：对于劈尖干涉，（1）当入射光波长增大时，干涉条）当入射光波长增大时，干涉条纹变纹变 ；（；（2）当劈尖角减小时，干涉条纹变）当劈尖角减小时，干涉条纹变 ；若将；若将劈尖装置放入水中，则干涉条纹变劈尖装置放入水中，则干涉条纹变 。（填疏，密）。（填疏，密）疏疏疏疏密密例例9：如图所示，若：如图所示，若n1 n2,n3 n2，自上而下垂直观察，牛顿自上而下垂直观察，牛顿环的中心环的中心 是点；若是点；若n1 n2 n3，牛顿环中心是，牛顿环中心是 点。设点。设入射光皆为由上而下垂直照射。入射光皆为由上而下垂直照射。n1n2n3暗暗亮亮第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课举例说明等厚干涉条纹的形状举例说明等厚干涉条纹的形状第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课例例10.用两块平玻璃片形成一个空气劈用两块平玻璃片形成一个空气劈,若用波长分别为若用波长分别为600nm和和500nm的两种单色光垂直入射的两种单色光垂直入射,观察反射光形成观察反射光形成的干涉条纹的干涉条纹,从两玻璃接触的棱边处数起从两玻璃接触的棱边处数起,两种光的第五两种光的第五个明纹所对应的空气膜厚度之差为个明纹所对应的空气膜厚度之差为 nm.225明纹条件明纹条件解解:得得第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹明纹明纹）个半波带个半波带 个半波带个半波带五五.单缝衍射单缝衍射单缝衍涉图样：明暗相间的平行条纹，中央明纹亮且宽单缝衍涉图样：明暗相间的平行条纹，中央明纹亮且宽半波带法半波带法衍射与干涉衍射与干涉的的区别区别条纹距中心的距离条纹距中心的距离当当较小时较小时第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课暗纹位置暗纹位置明纹位置明纹位置第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课角范围角范围 线范围线范围中央明纹的宽度中央明纹的宽度（的两暗纹间的两暗纹间）中央明纹中央明纹除了中央明纹外的其除了中央明纹外的其它明纹、暗纹的宽度它明纹、暗纹的宽度第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课例例11：在单缝的夫琅禾费衍射中，当入射光波长变大时：在单缝的夫琅禾费衍射中，当入射光波长变大时中央明纹宽度变中央明纹宽度变 ，当缝宽变小时，中央明纹宽度变，当缝宽变小时，中央明纹宽度变 。大大大大例例12：光波的衍射没有声波显著，是由于：光波的衍射没有声波显著，是由于 。光的波长比声波的波长小得多光的波长比声波的波长小得多例例13.讲义讲义P.218 二二/1波长为波长为的单色光垂直入射在缝宽的单色光垂直入射在缝宽b=4的单缝上的单缝上,对应于衍射角对应于衍射角为为300,单缝处的波面可划分为单缝处的波面可划分为 个半波带个半波带.例例14.讲义讲义P.218 二二/3在单缝的夫琅禾费单缝衍射实验中在单缝的夫琅禾费单缝衍射实验中,观察屏上第观察屏上第3级暗纹对应的单级暗纹对应的单缝处波面可划分为缝处波面可划分为 个半波带个半波带,若将缝宽缩小一半若将缝宽缩小一半,原来第原来第3级级暗纹处将是第暗纹处将是第 级级 纹纹.46明明1第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课六六.光栅衍射光栅衍射明纹位置明纹位置相邻两缝间的光程差：相邻两缝间的光程差：光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果光光栅栅方方程程明纹距中心的距离明纹距中心的距离当当较小时较小时第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课题型题型:作业作业求可见最高级求可见最高级,明纹位置明纹位置谱线角宽度谱线角宽度,谱线线宽度谱线线宽度谱线重叠谱线重叠第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课七七.偏振偏振自然光，线偏振光，部分偏振光自然光，线偏振光，部分偏振光概念概念：马吕斯定率：马吕斯定率：I2=I1cos2自然光自然光通过起偏器，光强为原来的通过起偏器，光强为原来的一半一半掌握掌握:如何用偏振片判断一束光的偏振情况如何用偏振片判断一束光的偏振情况获得偏振光的方法获得偏振光的方法:物质吸收物质吸收(偏振片偏振片),反射和折射反射和折射偏振光偏振光通过偏振片后通过偏振片后第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课入射面入射面:反射光反射光:折射光折射光:理论和实验证明理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关：反射光的偏振化程度与入射角有关.光反射与折射时的偏振光反射与折射时的偏振玻璃玻璃入射线和法线所成的平面入射线和法线所成的平面.部分部分偏振光偏振光 垂直于入射面的振动大于平垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动行于入射面的振动.部分部分偏振光偏振光平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动.第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课当入射角当入射角i=i0时，反射光与折射光相互垂直。时，反射光与折射光相互垂直。布儒斯特定律：布儒斯特定律：反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，折射反射光为完全偏振光，且振动面垂直入射面，折射光为部分偏振光。光为部分偏振光。当当 时，时，第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课讨论讨论讨论下列光线的反射和折射（讨论下列光线的反射和折射（起偏角起偏角 ）.第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课黄绿黄绿光光15-515-5例例 如图所示，用白光垂直照射厚度如图所示，用白光垂直照射厚度 的薄膜，的薄膜，若薄膜的折射率为若薄膜的折射率为 ，且，且 ，问反，问反射光中那种波长的可见光得到加强？射光中那种波长的可见光得到加强？解：解：时反射光干涉加强时反射光干涉加强第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课15-715-7 例例 在折射率在折射率 的照相机镜头表面涂有一层折的照相机镜头表面涂有一层折射率射率 的的 增透膜，若此膜仅适用于波长增透膜，若此膜仅适用于波长 的光，则此膜的最小厚度为多少？的光，则此膜的最小厚度为多少？解：解：时时第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课15-2115-21 例例 为了测定一个给定光栅的光栅常数，用为了测定一个给定光栅的光栅常数，用 的单色光垂直照射光栅，已知第一级明条纹出现在的单色光垂直照射光栅，已知第一级明条纹出现在 的方向上，试问的方向上，试问（1）这光栅的光栅常数为多少？第二这光栅的光栅常数为多少？第二级明纹出现在什么角度？级明纹出现在什么角度？（2）若是用这光栅对某单色若是用这光栅对某单色光进行同样的衍射实验，测的第一级明条纹出现在光进行同样的衍射实验，测的第一级明条纹出现在 的的方向上，问这单色光的波长为多少？方向上，问这单色光的波长为多少？（3）对这单色光，对这单色光，最多可看到第几级明条纹？最多可看到第几级明条纹？解：解：（2）（3）（1）最多看到最多看到2级条纹级条纹第二级明纹不存在第二级明纹不存在第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课15-2215-22 例例 用一毫米内有用一毫米内有500条刻痕的平面透射光栅观察钠光条刻痕的平面透射光栅观察钠光谱（谱（），设透镜焦距），设透镜焦距 。问：。问：（1）光光线垂直入射时最多能看到第几级光谱？线垂直入射时最多能看到第几级光谱？（2）若用白光垂若用白光垂直照射光栅，求第直照射光栅，求第1级光谱的线宽度。级光谱的线宽度。解：（解：（1）最多看到最多看到3级条纹级条纹第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课15-2215-22例例 用一毫米内有用一毫米内有500条刻痕的平面透射光栅观察钠光条刻痕的平面透射光栅观察钠光谱（谱（），设透镜焦距），设透镜焦距 。问：。问：（1）光光线垂直入射时最多能看到第几级光谱？线垂直入射时最多能看到第几级光谱？（2）若用白光垂若用白光垂直照射光栅，求第直照射光栅，求第1级光谱的线宽度。级光谱的线宽度。解：（解：（2）紫光：紫光：红光：红光：第十四第十四章章 波动光学波动光学习题课习题课例例 让自然光通过两个偏振化方向相交让自然光通过两个偏振化方向相交600的偏振片，透的偏振片，透射光强为射光强为 ，今在这两个偏振片之间插入另一偏振片，它，今在这两个偏振片之间插入另一偏振片，它的方向与前两个偏振片均成的方向与前两个偏振片均成300角，则透射光强为多少？角，则透射光强为多少？解：解：