15光學復習講解15光學復習講解15光學復習講解§14-6邁克耳遜干涉儀§14-4薄膜干涉§14-3光程和光程差§14-2楊氏雙縫干涉實驗§14-1光源光的相干性§14-5劈尖牛頓環第十四章光的干涉2021/4/132原子發出的有限長波列。波列波列長L=c一.光的相干性

普通光源發出的光是由構成光源的大量原子或分子運動狀態改變時發出的。§14–1光源光的相干性獲得相干光的兩種方法：

分波陣面法

分振幅法123S*S1S22021/4/133

光強分布：干涉項

相干條件振動方向相同；頻率相同；相位差恒定。相長相消相長相消2021/4/134

初相相同的兩相干波疊加后加強及減弱的條件為：明條紋暗條紋§14-2

楊氏雙縫干涉實驗P·r1r2xxDOS1S2MBd波程差計算條紋間距加強減弱2021/4/135一.光在介質中的波長二.光程、光程差折射率及幾何路程的乘積nr

稱為光程。兩相干光波在不同介質中傳播時，光程差δ=n2

r2-

n1

r1三.薄透鏡的一個性質理想的薄透鏡不會引起附加光程差。§14-3

光程和光程差2021/4/136一.平行平面薄膜產生的干涉123ABC面光源薄膜透鏡Nr

一厚度為e的平行平面薄膜，折射率為n，置于折射率為n’的介質中。從面光源S發出光線1，以入射角i入射§14-4

薄膜干涉

光線2和光線3的光程差為:2021/4/137當光垂直入射，即i=0，

P點出現明暗紋的條件為?注意這一項二.等傾干涉條紋k2021/4/138增透膜——

利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉條件來減少反射，從而使透射增強。增反膜——

利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿足相長干涉，使反射光因干涉而加強。（平行平面薄膜干涉的應用）三.增透膜和增反膜2021/4/139一.劈尖（劈形膜）產生的干涉2C1空氣：§14-5

劈尖牛頓環在厚度e

處出現明、暗紋的條件為對應于各級明、暗紋的厚度分別為2021/4/1310

設l表示兩相鄰的明紋或暗紋之間距離，為劈尖夾角，根據有如下關系式lθekek+1nek+1-ek兩相鄰明紋間距兩相鄰明紋處劈尖厚度差λ/2n對于空氣：n≈1，厚度差為λ/2得到兩相鄰明條紋之間的距離為2021/4/1311明環暗環明環暗環或

設薄膜折射率為n

，則在有半波損失時的光程差erRCO二.牛頓環2021/4/1312

平移距離d及條紋移動數N

的關系滿足：M122'11'S半透半反膜M2M1G1G2E§14-6

邁克爾遜干涉儀一、邁克爾遜干涉儀相干長度二、光源的非單色性對干涉條紋的影響（光場的時間相干性）2021/4/1313§15-5晶體對X-射線的衍射§15-4圓孔衍射光學儀器的分辨本領§15-3光柵衍射§15-2單縫夫瑯禾費衍射§15-1光的衍射現象惠更斯—菲涅耳原理第十五章光的衍射2021/4/1314一.光的衍射現象§15-1

光的衍射現象惠更斯-菲涅耳原理

菲涅耳衍射光源和光屏或者兩者之一離障礙物的距離為有限遠時產生的衍射。二.菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射

夫瑯禾費衍射光源和屏離障礙物的距離均為無限遠時所產生的衍射。三.惠更斯—菲涅耳原理

惠更斯原理----波在媒質中傳播到的各點，都可看成新的子波源。

菲涅耳原理----波傳播到某一點的光強為各個子波在觀察點的干涉疊加。2021/4/1315屏幕I

裝置:S透鏡L1透鏡L2a單縫光源屏f1f2一.單縫衍射裝置及衍射圖樣§15-2

單縫夫瑯禾費衍射Isin02021/4/1316二.菲涅耳半波帶法分析單縫衍射條紋分布規律明暗紋條件：中央明紋中心各級明紋中心暗紋注意：兩第一級暗紋的間距為中央明紋寬度，其半角寬度為中央明紋的線寬度為

其它明紋寬度2021/4/1317abd刻痕，遮光未刻，縫透光透射光柵:刻痕玻璃光柵常數:

由大量等寬、等間距的平行狹縫所構成的光學元件稱為光柵。一.光柵§15-3

光柵衍射lN條2021/4/1318光屏光柵衍射角狹縫光源望遠鏡平行光管衍射光柵實驗裝置狹縫處形成縫光源光柵衍射圖樣紅光白光二.光柵的衍射圖樣2021/4/1319

兩相鄰縫對應點發出的沿角方向的平行光經透鏡后會聚于一點，光程差為三.衍射光柵產生明紋的條件a+bφ(a+b)sin

任意兩縫上對應點發出的光線到該點光程差是入射波長的整數倍，相互加強，形成明條紋，此處光強有最大值，稱為主最大。當滿足條件光柵方程2021/4/1320

缺級現象：

如果的值滿足光柵方程的明紋條件，又滿足單縫衍射的暗紋條件，該明紋將不出現，這一現象稱為缺級，即所缺級的級次

k為光柵方程的明紋條件單縫衍射的暗紋條件(為整數比)

當2021/4/1321斜入射時的光柵方程明紋條件：該側條紋級次增加該側條紋級次減少2021/4/1322

艾里斑所對應的角半徑

1

滿足相對光強曲線sin1I/I00艾里斑θ艾里斑的半徑為d是圓孔直徑一.圓孔的夫瑯禾費衍射§15-4

光學儀器的分辨本領2021/4/1323最小分辨角分辨本領

在恰能分辨時，兩個點光源在透鏡前所張的角度，稱為最小分辨角0，等于愛里斑的半角寬度。最小分辨角的倒數稱為光學儀器的分辨率（分辨本領）s1s200d**二.光學儀器的分辨本領2021/4/1324一、X射線其特點是：1.在電磁場中不發生偏轉；2.穿透力強；3.波長較短的電磁波，為0.001nm~10nm。AK高壓1895年倫琴發現，高速電子撞擊某些固體時，會產生一種看不見的射線，這就是X射線或倫琴射線。§15-5

晶體對X-射線的衍射2021/4/1325反射加強的條件：布拉格公式晶格常數ddddsin12晶面ACB掠射角

及x射線衍射相類似，在顯示實物粒子射線束的波動性實驗中，也采用布拉格方法來論證有關現象。二、布拉格公式2021/4/1326第十六章光的偏振16－1自然光和偏振光

16－2起偏和檢偏馬呂斯定律

16－3反射和折射時光的偏振

16－4光的雙折射*16－5偏振光的干涉*16－6人為雙折射現象和旋光現象2021/4/13271、自然光各個方向上光振動振幅相同的光，稱為自然光。????????????16-1自然光和偏振光2、線偏振光（完全偏振光、平面偏振光、偏振光）光波的光矢量方向始終不變，只沿一個固定方向振動。3、部分偏振光········

光波中不同方向上的光振動振幅不等,介于自然光和線偏振光之間。2021/4/1328馬呂斯定律強度為

的偏振光，通過檢偏器后，透射光的強度為：

I=I1cos2α其中α為檢偏器的偏振化方向與入射偏振光的偏振化方向之間的夾角。AI

特別提起注意：上式中的I1是偏振光的強度，不要理解成自然光的強度。16-2

起偏和檢偏馬呂斯定律2021/4/1329

反射光的偏振化程度和入射角有關，當入射角等于某一特定值i0且滿足這時反射光成為線偏振光。布儒斯特定律起偏振角、布儒斯特角自然光線偏振光部分偏振光(垂直于入射面)16－3反射光和折射光的偏振2021/4/1330反射光及折射光的性質小結i=i0時i≠i0

時，反射光、折射光都是部分偏振光。反射光中垂直于入射面的成分較多。①為完全偏振光，振動面及入射面垂直；②反射光線及折射光線垂直；③反射光線只占入射光垂直振動的一小部分。反射光折射光①為不完全偏振光（部分偏振光）；②含入射光中全部平行振動和部分垂直振動；③要變成完全偏振光，用玻璃堆。2021/4/1331當一束光折射進入各向異性的媒質（如方解石晶體）時，分裂為兩束光線，這樣的現象稱為雙折射現象。所分裂的兩束光線，其中一束遵從正常的折射定律（n是常量），稱之為尋常光，用o表示，簡稱o光。另外一束不遵從正常的折射定律（n不是常量，及入射角有關），稱之為非常光，用e表示，簡稱e光。經發現：尋常光（o光）和非常光（e光）都是線偏振光o光的振動方向垂直于其主平面；e光的振動方向包含在其主平面內。16－4光的雙折射2021/4/1332