一,光的干涉
1 理解 相干光的条件及获得相干光的方法,
2 掌握 光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变,
3 能 分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置,
4 了解 迈克耳孙干涉仪的工作原理,
教学基本要求习 题 课内容提要一、光的干涉
１、现象,当满足一定条件的两列光波在空间相遇时，在它们相互交迭的区域内出现明暗相间的条纹。
2、相干条件：
（ 1）、频率相同的两列光波在相遇时具有相同的振动方向和恒定的相位差。
（ 2）、两列光波的振幅相差不大。
（ 3）、两列光波的光程相差不大。
习 题 课
3、分类：
（ 1）、分波阵面法 （ 2）、分振幅法按相干光的获得方式分类。
4、光程、光程差：
1 nr?）,光 程
2 2 1 12 n r n r）,光 程 差
32
）,光 程 差 与 相 位 差 的 关 系,
4）、半波损失：
光从光疏媒质向光密媒质入射时，反射光的相位有 的突变，相当于光程改变 。 /2?
4、分波阵面法：
1）、装置：（ 1）、杨氏双缝干涉
x
12 rr
1r
2r
P
S
0
D
1S
2S
d
2 s in xd d tg d D）,光 程 差,
2 0 1 2 3,.,
2
2 1 0 1 2 3,..
2
kk
kk
，,,,明 条 纹
（ ）,,,,暗 条 纹习 题 课
14 kk
Dx x x
d）,条 纹 间 距 （ 宽 度 ）,
2 0 1 2 3,,,
23
2 1 0 1 2 3,,,
2
k
D
kk
dx
D
kk
d
，,,,明 条 纹
）,条 纹 位 置,
（ ）,,,,暗 条 纹
2
05 4 c o s 2II
）,光 强 度 分 布,
半波损失（ 3）、洛埃镜：
（ 2）、菲涅耳双镜,1）、双棱镜 2）、双面镜习 题 课
5、分振幅法：
(1)、概述：薄膜干涉
1n
12 nn?
1n
e?
i
A
B
C
D
212 2n A B n A D
2 2 2
212 s in 2e n n i
(,)ei?
(2)、分类,1),等倾度干涉：
2),等厚度干涉：
2 1 2 3.,,
2
2 1 0 1 2 3.,.
2
kk
kk
，,,明 条 纹
（ ）,,,,暗 条 纹
,(,) ( )e C e i i
( 0 ),(,) ( )i C i e i e
**等倾度干涉研究是不等倾度的问题
**等厚度干涉研究是不等厚度的问题习 题 课
(2)、等厚干涉：
1)、薄膜干涉：
m i n
212 2 1,,
2 4 4
kn e k e e
nn
（ ）（ ）
2 1 2 3,,,
22
2
2 1 0 1 2 3,,,
2
kk
ne
kk
，,,明 条 纹
（ ）,,,,暗 条 纹
2 1 2 3,.,
22
2 2 1 0 1 2 3,..
2
kk
ne
kk
，,,明 条 纹光 程 差,
（ ）,,,,暗 条 纹
2)、增透薄：
3)、劈尖干涉：
1s in 2 s inkkeel n条 纹 间 距,
**可用于检测工件表面的光洁度习 题 课
3)、牛顿环：
2 1 2 3,.,
22
2 2 1 0 1 2 3,..
2
kk
ne
kk
，,,明 环光 程 差,
（ ）,,,,暗 环
2 1 1 2 3,,,2kr k R kn明 环 半 径,（ ）,,,
0 1 2 3,,,kr k R kn暗 环 半 径,,,,,
(3)、迈克耳逊干涉仪：
1)、可以观察到等倾干涉和等厚干涉条纹
2)、干涉条纹移动一条相当于空气薄膜厚度改变 /2?
3)、移动距离,/2dN
教学基本要求
2 掌握 用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响,
3 理解 光栅衍射公式,会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响,
4 了解 衍射对光学仪器分辨率的影响,
5 了解 x射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义,
二,光的衍射
1 理解 惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释,
习 题 课习 题 课内容提要二、光的衍射
１、现象：
1）、光的绕射：光波在传播的过程中遇到障碍物时，其传播方向绕过障碍物发生偏折的现象。
2）、光的衍射：光波在传播的过程中遇到障碍物时，当障碍物的大小与光的波长相近的时，就会产生明暗相间的条纹。
习 题 课
2、惠更斯 -菲涅耳原理：
波在传播时，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，产生相干叠加
**惠更斯 -菲涅耳原理 =惠更斯原理 +子波相干迭加
3、分类：
按光源与障碍物、屏幕与障碍物之间的距离来分类。
（ 1）,菲涅耳衍射,有限远或点光源衍射
（ 2）,夫琅禾费衍射,无限远或平行光衍射习 题 课
4,夫琅禾费单缝衍射：
（ 1）,装置：
E
S
A
（ 2）,机制,惠更斯 -菲涅耳原理
（ 3）,规律 --菲涅耳半波带法：
2 1 1 2 3,.,
2sin
2 1 2 3,.,
2
kk
a
kk
（ ）,,,明 条 纹
=
，,,暗 条 纹
2 1 1 2 3,.,
2
2 1 2 3,.,
2
k
k f k
ax
k f k
a
（ ）,,,明 条 纹
，,,暗 条 纹
1）,最大光程差：
2）,条纹位置：
习 题 课
a
xf
a
角 宽 度,
其 它 明 纹线 宽 度,
0
0
2
2
a
xf
a
角 宽 度,
中 央 明 纹线 宽 度,
3）,条纹间距（宽度）：
4） *,光强度分布：
0 2
s in s inuaI I u
u
2
,
5,光栅衍射：
1）,光栅常数：
2）,光栅方程,s in,0,1,2,3,,,
s in s in,0,1,2,3,,,
d k k
d k k
垂 直 入 射,
斜 入 射,（ ）
1d a b
N,
习 题 课
3）,缺级现象：
s in `,`
s in,.
ak abkk
a + b k b
（ ）
6,X射线 衍射：
2 s i n,0 1 2 3,,,d k k布 拉 格 公 式,,,,
7,光学仪器分辨本领（夫琅禾费圆孔衍射）：
11d
1.22 a
1）,光最小分辨角：
2）,分辨率：
3）,分辨本领：
1.2 2 dR
三,光的偏振
1,掌握 自然光与偏振光的区别 ;
教学基本要求
2,掌握 布儒斯特定律和马吕斯定律 ;
4,了解 线偏振光的获得方法和检验方法,
3,了解 双折射现象 ;
习 题 课
E
0I
E
习 题 课内容提要三、光的偏振
１、自然光和偏振光：
1）、自然光光用电矢量表示
0I
2）、偏振光（完全、线、平面偏振光）
E
习 题 课
3）、部分偏振光：
4）、光的偏振特性说明光是一种横波。
2、偏振光的获得,（ 1）、概述：起偏起偏器自然光 偏振光起 偏
2
0I
0I
习 题 课
2）、反、折射现象,--布儒斯特定律
0i
1n
2n
0i
布儒斯特角
/2?
偏振光部分偏振光
0 2i
2
0
1
ntgi
n
反 射 光 折 射 光习 题 课
3）、双折射射现象,--各向异性介质
ｏ光 ｅ光
ｏ光：振动方向与主平面垂直，遵循折射定律。
ｅ光：振动方向在主平面内，不遵循折射定律应用实例,尼科耳棱镜习 题 课
４）、二向色性：
利用各向异性介质对ｏ光和ｅ光的不同吸收特性。
ｏ光ｅ光偏振片习 题 课
3、马吕斯定律：检偏检偏器自然光 偏振光检 偏
I0I
（１）、检偏部分偏振光？
习 题 课
I
P
0I
0A
A
（２）、马吕斯定律：
2
0 c o sII
入 射 光 偏 振 化 方 向 与 偏 振 片 偏 振 化 方 向 的 夹 角习 题 课题,11-1
dx
d?
0r
x
1S
2S
1r
2r
O
B
题,11-2
e2n
3n
1n
1 2 2 3,n n n n 上表面有半波损失
B
L
题,11-3
L
L?
b
d?
2
n?
2sin,
2
n
n
d L dN
b L b
,,L L b N C
C
习 题 课题,11-4
2
2sin
( 2 1 )
2
k
b
k
3sin ( 2 1 1 )
22b
B
题,11-5
m a xs in,s in 1,
dd k k
D
题,11-6
20 c o sII 0
1 2
II?
2 0
21 c o s 44
III 2 0
32 c o s 48
III
C
题,11-7
Bi
1
2
B
习 题 课题,11-8 已知,d’,d,△ x（ -5~5） 求,λ
( 2 1 ) 2k dxkd
解,32 2,7 8 1 0
4,,6 3 2,8 (2kk x m n m?
红 光 ）
题,11-11
1?
dn
空气空气
C
B
A
S
已知,λ,n,d,θ,SA,BC
求,(1),θ 1,(2),v,u,λ,(3),SC,△ r(S~C)
解,(1) 0
1
1
sin,2 4
sin n
(2)
82,4 4 1 0 /cv m s
n 488n nmn
145 1 0
z
c H?
(3)
1
0,1 1 1s in dS C S A A B B C S A B C m
1
0,1 1 4sinii dn r S A n A B B C S A n B C m
习 题 课题,11-12 已知,d,n1,n2,λ,△ k 求,d
P
1S
2S
1r
2r
O2n
1n
d
d解,
1 1 2 1r r k
2 1 1 2 2 2[ ( 1 ) ] [ ( 1 ) ]r n d r n d k
2 1 2 1 2 1( ) ( )n n d k k k
21
8()kdmnn
题,11-14 已知,n1,n2,n2,λ、
求,dmin
n3=1.52
n2=1.38
122 ( 2 1 ) 2n d k
解,
2
( 2 1 ) 4dk n m in
2
0,9 9,64k d n mn
习 题 课题,11-24已知,b,f,x 求,(1),λ,(2),k,(3),N
解,(1),(2) s in ( 2 1 ),s in
2
xxbk
df
2
( 2 1 )
bx
kf 113,6 0 0,4,4 6 6,7,k n m k n m
(3) ( 2 1 ) 7,9Nk
题,11-27 已知,b,d,f,λ(400nm~760nm) 求 x1,△ x
解,(1),s in ( 2 1 ),s in
2
xxbk
df
( 2 1 ),2fxk b
111,( 2 1 ) 3,2fk x k m mb 2
21,( 2 1 ) 5,7,2
fk x k m m
b
2,7,x m m
s in,s in xdk f1d N?,fxk d
111,2 0,fk x k m md 221,3 8,fk x k m md1 8,x m m
习 题 课题,11-29已知,D,λ,L 求,h
解,
001,2 2,
L
Dh
0
4101,2 2L LDhm
题,11-35 已知,P1,P2,P3,θ1,θ2,求,I
2
解,2
0 c o sII
0
2
I
2000
1 c o s 6 028
III
2000
2
39c o s 3 0
8 3 2
III
20003cos 3028II?
060
02I
030030
21
9
4II?
1I
2I
0I
0I
1 光程是,(A)光在介质中传播的几何路程,
(B)光在介质中传播的几何路程乘以介质的折射率,
(C)在相同时间内，光在真空中传播的路程,
(D)真空中的波长乘以介质的折射率,答案 (B)
iinr光 程
1G 2G
2M
1M2将折射率为 1.4的薄膜放入迈克耳孙干涉仪的一臂时,由此产生 7条条纹的移动,如果实验用光源的波长为 589.6 nm.则膜厚 =_______
Δ2 ( 1 ) Δ,5 1 5 9 n m
2 ( 1 )
kn e k e
n
e
n
5159nm
3 把牛顿环装置 (都是用折射率为 1.5的玻璃制成 )
由空气搬入折射率为 1.33的水中，则干涉条纹将如何改变?
,kRr n r
n
解 变密
4 硅片 (n=4)上的二氧化硅 (n=1.5)薄膜对由空气中垂直入射的 570 nm的黄光反射增强，则该薄膜的厚度至少应是 _____________
n2=4
n1=1.5
2,
2kk
kn e k e
n
解
m in1,1 9 0 n m2ke n
190nm
5 波长为 600nm的单色光垂直入射在一光栅上,相邻的两条明条纹分别出现在 sin?=0.20与 sin?=0.30
处,第四级缺级,试问,(1)光栅上相邻两缝的间距有多大？ (2)光栅上狭缝可能的最小宽度有多大？ (3)按上述选定 a,b值,试举出光屏上实际呈现的全部级数解 (1)d sin?1=k?,d sin?2=(k+1)?
即 0.2d=600?10-9k,0.3d=600?10-9(k+1)
mm106 3d解得：
(2)缺级 //d a k k 对应最小的 a,k’=1,而 k=4
所以 / 4 m mad 31,5 10
(3)d sin?=k? -1< sin? <1 / /,d λ kd λ k- 1 0 1 0
k0,1,2,3,5,6,7,9所以呈现级数
6 三个偏振片 P1P2P3堆叠在一起,P1与 P3的偏振化方向相互垂直,P2与 P1的偏振化方向间的夹角为
30?，强度为 I0的自然光垂直入射到偏振片 P1上，并依次透过偏振片 P1P2P3,则通过三个偏振片后的光强为多少?
解
0
1 2
II?
221 c os 30II? 232 c o s 6 0II?
2200
3
3c o s 3 0 c o s 6 0
2 3 2
III
20 c o sII
