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牛顿运动定律 基本概念 分波阵面法干涉实验
第1第 章6篇 质点力学 光学
介质中的波长
'
n
s1 *
r1
r2
P
s 2*
n
t r2 t r1 相位差 2π ( ) 2π ( ) T ' T nr2 r1 r2 r1 ) 2π ( ) 2π (
'
第 1节 光 程
一
第 3 章 光的干涉
r E E0 cos (t ) u 平面电磁波方程 r H H 0 cos (t ) u 光矢量 用 E 矢量表示光矢量, 它在引起人眼视
真空中的光速
光是一种电磁波
觉和底片感光上起主要作用 .
c
1
0 0
14 14
可见光的范围
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1）条纹间距 与
的关系 ;
若 变化 ，则 x 将怎样变化？
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D一定时，若 变化，则 1）d 、
x 将怎样变化？
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例2 射电信号的接收 如图 离湖面 h 0.5m 处有一电磁波接收器位于 C ，当一射电星从地平面渐渐升起时， 接收器断续接 收 到一系列极大值 . 已知射电星发射的电磁波波长为 20.0cm , 求 第一次测到极大时，射电星的方位 与湖面所成的角 . 解 计算波程差 2 AC BC B 1 C 2
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整个系统均浸于介质n中
P
S
S1
S2
n
条纹间距
P0
D x nd
k k 0 , 1 , x 1 nd D (k ) k 1,2, 2
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x
0 2 D 2 4 D 2
d
x
d
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第5节 分波阵面的双光束干涉
一 菲涅尔双面镜
M1
s
C
P
L
s1
d
s2
M2
D
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二
洛埃镜
P'
P
s1
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例3 用n=1.58的薄云母片覆盖杨氏双缝 干涉装置的一条缝，这时接收屏中心被 第五级亮纹占据。 （1）若光源波长为0.55m，求云母片 的厚度； （2）若双缝相距0.60mm ，屏与缝的距 离为2.5m，求：0级明纹的中心所在的 位置。
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明暗条纹的位置
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x
D k d
D 1 ( k ) d 2
明纹 k 0,1,2, 暗纹 k 1,2,
白光照射时，出现彩色条纹
讨论 条纹间距
D x d
(k 1)
d、 D 一定时，
x
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红光光强分布图
I
4I0
波 长 不 D D 同 4 1 2 1 0 d d 条 纹 紫光光强分布图 I 4I0 间 距 不 同
D D 4 2 2 2 d d
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D D 2 1 4 1 d d
若
其中 2 1 2 π
则
2
I1 I 2 I 0 干涉项
I 4 I 0 cos (π ) 4I 0 , k 0 , (2k 1) 2
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解：（1）在第k 级亮纹处两相干光的光程 差为波长的k 倍。设云母片的厚度为e则两 束光到达屏中央的光程差为： (n 1)e 5 e 5 /(n 1) 4.74μm
（2）干涉条纹中明纹的间距为：
D x 2.29 mm d
sin tan x D
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s
s1
d o
r1
B
p
r2
D
x
o
s2
x d D
r
k
x
D 1 ( k ) d 2
D k d
1 ( k ) 2
加强
k 0,1,2,
减弱 k 1,2, 明纹 k 0,1,2, 暗纹 k 1,2,
: 400 ~ 760nm : 7.5 10 ~ 4.3 10 Hz
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二
相干光
1）普通光源的发光机制
1
2 P
8 10
激 发 态 跃迁
En
t : 10 ~ 10 s
自发辐射
普通光源发光特 点： 原子发光是断续 的，每次发光形成一 长度有限的波列, 各 原子各次发光相互独 立，各波列互不相干.
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二 光的衍射
1 了解惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射现 象的定性解释. 2 理解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.
4 I , k 0 I 4 I 0 cos (π ) 0 , (2k 1) 2
2
I 4I 0
光 强 分 布 图
4 3 2 0 2 3 4 5
D D 4 2 d d
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0
D D 2 4 d d
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三
双缝干涉光强分布
E1 E10 cos(t 1 ) E2 E20 cos(t 2 )
E E E 2 E10 E20 cos( 2 1 )
2 10 2 20
合光强
I I1 I 2 2 I1 I 2 cos(2 1 )
2） 条纹间距 x与 、D 一定时，
d 的关系如何？
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二
介质的影响
当两个通光孔中有一个被介质板(n,s)遮挡
(n,s)
S
P P0
零级明纹位置
S1
S2
k 0 ( n 1) s x D d
k k 0 , 1 , x 1 d (n 1)s ( k ) k 1 , 2 , D 2
d
s2
M
L
D
半波损失 ：光从光速较大的介质射向光速较小 的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了 π ， 相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程 差，称为半波损失.
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例1 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与 屏幕的垂直距离为1m. (1) 从第一级明 纹 到同侧 的第四级明 纹的距离为 7.5mm,求单色光的波长;
h
2
A
取 k 1 1 arcsin 4h
1 5.74
注意
20.0cm 1 arcsin arcsin 0.1 4 0.5m
考虑半波损失时，附加波程差取 / 2 均可， 符号不同，k 取值不同，对问题实质无影响.
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基态
原子能级及发光跃迁
E h
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2）相干光的产生 波阵面分割法
振幅分割法
s1
光源 *
s2
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三
光程 光在真空中的速度
光在介质中的速度
c 1 0 0 u 1
u '
介质中的波长
c
u 1 c n
'
P
n
真空中的波长
介质的折射率
s1 *
r1
r2
s 2*
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n
t r1 E1 E10 cos 2π ( ) T t r2 E2 E20 cos 2π( ) T '
