物理光学(1)
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第一章 波动光学通论 作业1、已知波函数为:⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=-t x t x E 157105.11022cos 10),(π,试确定其速率、波长和频率。
2、有一张0=t 时波的照片,表示其波形的数学表达式为⎪⎭⎫⎝⎛=25sin 5)0,(x x E π。
如果这列波沿负x 方向以2m/s 速率运动,试写出s t 4=时的扰动的表达式。
3、一列正弦波当0=t 时在0=x 处具有最大值,问其初位相为多少?4、确定平面波:⎪⎭⎫⎝⎛-++=t z ky k x kA t z y x E ω14314214sin ),,,(的传播方向。
5、在空间的任一给定点,正弦波的相位随时间的变化率为s rad /101214⨯π,而在任一给定时刻,相位随距离x 的变化是m rad /1046⨯π。
若初位相是3π,振幅是10且波沿正x 方向前进,写出波函数的表达式。
它的速率是多少?6、两个振动面相同且沿正x 方向传播的单色波可表示为:)](sin[1x x k t a E ∆+-=ω,]sin[2kx t a E -=ω,试证明合成波的表达式可写为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=2sin 2cos 2x x k t x k a E ω。
7、已知光驻波的电场为t kzcoa a t z E x ωsin 2),(=,试导出磁场),(t z B 的表达式,并汇出该驻波的示意图。
8、有一束沿z 方向传播的椭圆偏振光可以表示为)4cos()cos(),(00πωω--+-=kz t A y kz t A x t z E试求出偏椭圆的取向和它的长半轴与短半轴的大小。
9、一束自然光在30o 角下入射到空气—玻璃界面,玻璃的折射率n=,试求出反射光的偏振度。
10、过一理想偏振片观察部分偏振光,当偏振片从最大光强方位转过300时,光强变为原来的5/8,求 (1)此部分偏振光中线偏振光与自然光强度之比; (2)入射光的偏振度;(3)旋转偏振片时最小透射光强与最大透射光强之比; (4)当偏振片从最大光强方位转过300时的透射光强与最大光强之比.11、一个线偏振光束其E 场的垂直于入射面,此光束在空气中以45o 照射到空气玻璃分界面上。
物理光学实验讲义武汉纺织大学实验一 杨氏双缝干涉实验一、 引言杨氏干涉实验是用分波前法产生干涉的最著名实验。
通过对杨氏干涉实验光路的搭建、调节和使用,可以提高学生调节光路的能力,并且初步了解分波前干涉的原理和特点。
二、 涉及内容波动光学、光学测量、光学衍射三、 实验原理接收屏MX 正方向 Pr 1S 1 r 2Z 正方向S 2 D图1 杨氏双缝干涉原理图考察屏M 上某点P 出的强度分布。
由于S 1,S 2对称设置,且大小相等,可以认为由S 1,S 2发出的两光波在P 点光强度相等,即I 1=I 2=I 0,则P 点的干涉条纹强度分布为:2cos 4cos 2202121δδI I I I I I =++=用∆=-=k r r k )(12δ带入,得: ])([cos 41220λπr r I I -= 表明P 点得光强I 取决于两光波在该点的光程差)(12r r -=∆相位差δ。
设P 点坐标(x ,y ,D ),则 22211)2(D y d x P S r ++-==,22222)2(D y d x P S r +++==, 式中,d 是两相干点光源S 1,S 2间的距离,D 是两相干光源到观察屏(干涉场)M 的距离。
由上面两式可得xd r r 21122=-,于是 12122r r xd r r +=-=∆,实际情况中,d<<D ,若同时x ,y<<D ,则D r r 221≈+,故Dxd r r ≈-=∆12 于是有 ][cos 420D xd I I λπ=, 上式表明,x 相同的点具有相同的强度,形成同一条干涉条纹。
当dD m x λ= ,,,210(±±=m …) 时,屏M 上有最大光强04I I =,为亮纹;当dD m x λ)21(+= ,,,210(±±=m …) 时,屏M 上光强极小为0=I 得暗纹。
上述结果表明,屏幕上z 轴附近的干涉图样由一系列平行等距的明暗直条纹组成,条纹的分布呈余弦平方变化规律,条纹的走向垂直于S 1,S 2连线(x 轴)方向。
高考物理新光学知识点之物理光学解析(1)一、选择题1.有些荧光物质在紫外线照射下会发出可见光,大额钞票的荧光防伪标志就是一例,下列说法正确的是A.改用红外线照射荧光物质也可以发出可见光B.荧光物质发出的可见光的频率比红外线的频率低C.荧光物质中的电子吸收了紫外线光子的能量D.荧光物质发出可见光的过程是电子从低能级跃迁到高能级时产生的2.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生反射时,红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大3.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象4.一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝,红光透过双缝后,在墙上呈现明暗相间的条纹,若将其中一个窄缝挡住,在墙上可以观察到()A.光源的像B.一片红光C.仍有条纹,但宽度发生了变化D.条纹宽度与原来条纹相同,但亮度减弱5.如图所示,两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生的干涉的示意图,实线表示波峰,虚线表示波谷,则()A.质点A为振动加强点,经过半个周期,这一点变为振动减弱点B.质点B为振动减弱点,经过半个周期,这一点变为振动加强点C.质点C可能为振动加强点,也可能为振动减弱点D.质点D为振动减弱点,经过半个周期,这一点振动仍减弱6.下列说法不正确的是()A.在电磁波谱中,紫外线的热效应好B.天空是亮的原因是大气对阳光的色散C.天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射D.晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了7.如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样,现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖,光的传播路径和方向可能正确的是()A.B.C.D.8.下列说法正确的是()A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.光需要介质才能传播D.一束单色光由空气进入水中,传播速度和频率都改变9.下列现象中,属于光的色散现象的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹10.下列说法正确的是()A.不论光源与观察者怎样相对运动,光速都是一样的B.太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象C.波源与观察者互相靠近和互相远离时,观察者接收到的波的频率相同D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大11.下列说法中错误的是 ( )A.雷达是利用电磁波的反射来测定物体的位置B.调制是电磁波发射的过程,调谐是电磁波接收的过程C.在双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则相邻干涉条纹间距变窄D.考虑相对论效应,一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短12.如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b,.则()A.λa<λb,n a>n b B.λa>λb,n a<n bC.λa<λb,n a <n b D.λa>λb,n a >n b13.下列现象中属于光的衍射现象的是A.雨后天空美丽的彩虹B.阳光下肥皂膜的彩色条纹C.光通过三棱镜产生的彩色条纹D.对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹14.雨后太阳光射入空气中的水滴,先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。
八年级物理光学所有知识点光学是物理学的一个分支,主要研究光在各种物质中的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象。
下面是八年级物理光学所有知识点的整理。
一、光线和光束1.光线是表示光传播方向的线性图像。
它是射线模型中的基本概念。
2.光束是由多条光线组成,方向相同或有一定的范围。
3. 光线与光束的特点:(1) 光线沿直线传播;(2) 光束由多条光线组成;(3) 光线可用箭头表示,箭头方向表示光的传播方向;(4) 光线一般要标注入射点和反射点位置。
二、反射和折射1.反射是光线在到达物体表面后,按一定规律发生的反向传播现象。
反射遵循反射定律,即入射角等于反射角。
2.折射是指光线入射在一个介质表面上,由于介质折射率的不同,光线向另外一方向传播时的现象。
根据斯涅尔定律,折射角与入射角的正弦值之比为两种介质的折射率比。
三、光的干涉1.光的干涉是指两个或多个光波的相互作用现象。
2.干涉分为构成干涉和破坏干涉两种。
3.构成干涉是指两个或多个波彼此叠加时,互相增强而得到较大振幅的现象。
4.破坏干涉是指两个或多个波彼此叠加时,互相抵消而得到较小或完全没有振幅的现象。
四、光的衍射1.光的衍射是指光通过一个孔或绕过一个障碍物后,沿各个方向传播现象。
2.当屏幕上出现许多亮暗相间的条纹时,就表现出了光的衍射。
五、偏振1.偏振是指光波的振动方向在一个平面上的现象。
2.自然光是在各个方向上振动的,而偏振光只在一个方向上振动。
3.偏振可以通过偏振器来实现,偏振器让一个方向的振动通过,把另一个方向的振动阻挡住。
六、色散1.色散是指光通过不同介质,因为折射率不同而发生的颜色分布现象。
2.常见的色散现象包括三原色,即红、绿、蓝,和光的衍射现象,例如彩虹。
以上为八年级物理光学所有知识点的整理,希望同学们能够掌握这些知识,学好物理。
第四讲:光学(一)【学习目标】1.知道光沿直线传播的条件及应用2.知道光的反射规律、种类及应用3.知道平面镜成像的特点及原理。
【知识引领】目标一光源1.光是从哪里来的呢?我们把能够的物体叫做光源。
(特别提醒:月亮不是光源......,月亮是因为反射太阳光而亮的,它自身并不发光。
)自然界和人类生活中有很多能发光的物体,它们都是光源。
太阳、萤火虫、水母等它们都属于光源(也叫做天然光源)。
为了使用方便,人们研究并制造了人造光源。
如:火把、油灯、蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。
2.下列物体①太阳②月亮③星星④碎玻璃片⑤蜡烛的火焰⑥钻石萤火虫⑦小彩灯。
上述物体中一定是光源的是,一定不是光源的是,可能是光源也可能不是光源的是。
【针对练习】1.如果眼睛看见一个物体,那么()A.这个物体一定是光源B.这个物体一定和眼睛在一条直线上C.物体一定有光线进入眼睛D.无论什么方向都能看见此物体2.下列物体中属于光源的是()A.表面光滑的金属板B.正在工作的小电珠C.小镜子D.晴天的月亮目标二光是怎样传播的1.观察:右图是一组景观灯射出的灯光,由图可知,光是沿传播的。
2.做做看:手拿一个激光手电射向天花板,从手电发出的光是沿着怎样的路径传播到天花板上去的?根据你的经验或感性认识提出自己的猜想:光是沿__________传播的。
在物理学中,为了研究的方便,常常用一条带箭头的直线来表示光线。
3.光总是沿直线传播的吗?(1)激光束射到光滑物体表面(如平面镜上),其传播径迹有什么变化? 光线发生了________。
光还沿直线传播吗?。
(2)将激光束射向玻璃,观察光束的传播径迹,我们发现,在空气与玻璃的交界面处发生了什么现象?光线发生了_________和。
光还沿直线传播吗?。
(3)光射进不均匀的糖水中时,传播路线是直线吗?。
归纳总结:光总是沿着直线传播的吗?。
光沿直线传播的条件是。
4.光沿直线传播的应用。
(1)影子的形成:在光的传播过程中遇到不透明的物体,在物体后面光不能进入的区域就产生了影子。
物理光学习题 第一章 波动光学通论一、填空题(每空2分)1、.一光波在介电常数为ε,磁导率为μ的介质中传播,则光波的速度v= 。
【εμ1=v 】2、一束自然光以 入射到介质的分界面上,反射光只有S 波方向有振动。
【布儒斯特角】3、一个平面电磁波波振动表示为 E x =E z =0, E y =cos[⎪⎭⎫⎝⎛-⨯t c x 13102π], 则电磁波的传播方向 。
电矢量的振动方向 【x 轴方向 y 轴方向】4、在光的电磁理论中,S 波和P 波的偏振态为 ,S 波的振动方向为 , 【线偏振光波 S 波的振动方向垂直于入射面】5、一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片,两个偏振片的透振方向夹角为45°,则通过两偏振片后的光强为 。
【I 0/4】6、真空中波长为λ0、光速为c 的光波,进入折射率为n 的介质时,光波的时间频率和波长分别为 和 。
【c/λ0 λ0 /n 】7、证明光驻波的存在的维纳实验同时还证明了在感光作用中起主要作用是 。
【电场E 】8、频率相同,振动方向互相垂直两列光波叠加,相位差满足 条件时,合成波为线偏振光波。
【0 或Π】9、会聚球面波的函数表达式 。
【ikre rA r E -)(=】 10、一束光波正入射到折射率为1.5的玻璃的表面,则S 波的反射系数为 ,P 波透射系数: 。
【-0.2 0.2 】11、一束自然光垂直入射到两透光轴夹角为θ的偏振片P 1和P 2上,P 1在前,P 2在后,旋转P 2一周,出现 次消光,且消光位置的θ为 。
【2 Π/2】12、当光波从光疏介质入射到光密介质时,正入射的反射光波 半波损失。
(填有或者无) 【有】13、对于部分偏振光分析时,偏振度计算公式为 。
(利用正交模型表示) 【xy x y I I I I P +-=】二、选择题(每题2分)1.当光波从光密介质入射到光疏介质时,入射角为θ1,布儒斯特角为θB ,临界角为θC ,下列正确的是 ( )A .0<θ1<θB , S 分量的反射系数r S 有π位相突变 B .0<θ1<θB , P 分量的反射系数r P 有π位相突变C .θB <θ1<θC , S 分量的反射系数r S 有π位相突变D .θB <θ1<θC , P 分量的反射系数r P 有π位相突变 【B 】2.下面哪种情况产生驻波 ( ) A .两个频率相同,振动方向相同,传播方向相同的单色光波叠加 B .两个频率相同,振动方向互相垂直,传播方向相反的单色光波叠加 C .两个频率相同,振动方向相同,传播方向相反的单色光波叠加 D .两个频率相同,振动方向互相垂直,传播方向相同的单色光波叠加 【C 】3.平面电磁波的传播方向为k ,电矢量为E ,磁矢量为B, 三者之间的关系下列描述正确的是 ( ) A .k 垂直于E , k 平行于B B .E 垂直于B , E 平行于k C .k 垂直于E , B 垂直于k D .以上描述都不对 【C 】4、由两个正交分量]cos[0wt kz A x E x -= 和]87cos[0π+-=wt kz A y E y表示的光波,其偏振态是( )A 线偏振光B 右旋圆偏振光C 左旋圆偏振光D 右旋椭圆偏振光 【D 】5、一列光波的复振幅表示为ikre rA r E =)(形式,这是一列( )波 A 发散球面波 B 会聚球面波 C 平面波 D 柱面波 【A 】6、两列频率相同、振动方向相同、传播方向相同的光波叠加会出现现象( ) A 驻波现象 B 光学拍现象 C 干涉现象 D 偏振现象 【C 】7、光波的能流密度S 正比于( )A E 或HB E 2或H 2C E 2,和H 无关D H 2,和E 无关 【B 】8、频率相同,振动方向互相垂直两列光波叠加,相位差满足( )条件时,合成波为二、四象限线偏振光波。
物理光学作业参考答案[11-1]一个平面电磁波可以表示为0],2)(102cos[2,014=+-⨯==z y x E t c z E E ππ,求:(1)该电磁波的频率、波长、振幅和原点的初相位?(2)波的传播方向和电矢量的振动方向?(3)相应的磁场B 的表达式? 解:(1)由平面电磁波的表达式知,该波的圆频率为14102⨯=πω,速度v=c ,故:频率 14141021022=⨯==πππωv Hz 波长 m m v c μλ3103101036148=⨯=⨯==- 振幅 m V A /2=初相位 rad 2πϕ=(2) 波沿z 轴正方向传播,电矢量沿y 轴方向振动(3) 由V B E =,知T c A V E B 881067.01032-⨯=⨯===(特斯拉=韦伯/米2) 故,相应的磁场B 的表达式为:0,0],2)(102cos[1067.0148==+-⨯⨯-=-z y x B B t c z B ππ[11-2]在玻璃中传播的一个线偏振光可以表示为)]65.0(10cos[10,0,0152t czE E E x z y -===π,试求:(1)光的频率和波长;(2)玻璃的折射率。
解:(1)由平面电磁波的表达式知,该波的圆频率为1510⨯=πω,速度c V 65.0=,故光的: 频率 Hz v 141052⨯==πω波长 m m v c v V μλ39.01039.010510365.065.06148=⨯=⨯⨯⨯===- (2)玻璃的折射率为:54.15385.165.0≈===ccV c n[11-3] 平面电磁波的表示式为)]1063(102exp[)322(8600t y x i y x E ⨯-+⨯+-=π,试求该平面波的偏振方向,传播方向,传播速度,振幅,波长和频率。
解:由题设知:148666101210610201021032322⨯=⨯⨯⨯==⨯=⨯==-=ππωππz y x y x k k k A A ,,,因此,振幅:)/(422m V A A A y x =+=波数:)(10416222-⨯=++=m k k k k z y x π偏振方向与x 轴的夹角为: 6042cos cos 11-=-==--A A x α 由于传播方向与偏振方向垂直,故传播方向k与x 轴的夹角为 30。
高中物理光学复习要点_光学知识点公式高中物理光学复习要点提高高三物理做题效率高中物理光学部分公式总结高中物理光学复习要点一、重要概念和规律(一)、几何光学基本概念和规律1、基本规律光源:发光的物体.分两大类:点光源和扩展光源. 点光源是一种理想模型,扩展光源可看成无数点光源的集合. 光线——表示光传播方向的几何线. 光束通过一定面积的一束光线.它是通过一定截面光线的集合. 光速——光传播的速度。
光在真空中速度最大。
恒为C=3×108 m/s。
丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。
法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。
实像——光源发出的光线经光学器件后,由实际光线形成的. 虚像——光源发出的光线经光学器件后,由发实际光线的延长线形成的。
本影——光直线传播时,物体后完全照射不到光的暗区. 半影——光直线传播时,物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域.2.基本规律(1)光的直线传播规律:先在同一种均匀介质中沿直线传播。
小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。
(2)光的独立传播规律:光在传播时虽屡屡相交,但互不扰乱,保持各自的规律继续传播。
(3)光的反射定律:反射线、入射线、法线共面;反射线与入射线分布于法线两侧;反射角等于入射角。
(4)光的折射定律:折射线、入射线、法线共面,折射线和入射线分居法线两侧;对确定的两种介质,入射角(i)的正弦和折射角(r)的正弦之比是一个常数.介质的折射率n=sini/sinr=c/v。
全反射条件①光从光密介质射向光疏介质;②入射角大于临界角A,sinA=1/n。
(5)光路可逆原理:光线逆着反射线或折射线方向入射,将沿着原来的入射线方向反射或折射.3.常用光学器件及其光学特性(1)平面镜:点光源发出的同心发散光束,经平面镜反射后,得到的也是同心发散光束.能在镜后形成等大的、正立的虚出,像与物对镜面对称。
(2)球面镜:凹面镜:有会聚光的作用,凸面镜:有发散光的作用.(3)棱镜:光密介质的棱镜放在光疏介质的环境中,入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。
物理光学例题1【例题1】波长为λ=5890?得单色光垂直照射到宽度为a=0.40mm得单缝上,紧贴缝后放一焦距f=1.0m得凸透镜,使衍射光射于放在透镜焦平面处得屏上。
求屏上:(1)第1级暗条纹离衍射图样中心的距离;(2)第2级明条纹离衍射图样中心的距离;(3)如果单色光以入射角i=30°斜入射到单缝上,上述结果如何变动?解:(1)屏上暗条纹位置由下式决定,又因,所以:当k=1时(2)屏上明条纹的位置由下式:决定,又因,所以当k=2时(3)当单色光以i=30°斜射在单缝上时,中央明纹位置将在透镜焦平面上移到和主光轴成30°的副光轴与屏的焦点Oˊ处,如图所示。
中央明纹的中心Oˊ离原来位置O的距离为:此时,其他明暗条纹也相应向上平移0.5774m。
【例题2】用平行光管把某光源发出的单色光变成平行光后照射在a=0.308mm的单缝上,用焦距为f=12.62m的测微目镜测得中央亮条纹两侧第5级暗条纹之间得距离为Δx=0.2414cm,求入射光得波长。
解:第k级暗条纹离中央条纹的距离为中央明条纹两侧第5级暗条纹间的距离为所以【例题3】用波长为5893?的平行钠黄光,垂直照射在缝宽为a=0.001mm、每厘米有5000条刻痕的光栅上。
试求最多能看到几条明条纹。
解:光栅常数:所以光栅缺所有的偶数级。
能看到明条纹的衍射角φ只能在-90°与90°之间,即时条纹级数最大,由光栅方程可得级数的最大值由于k只能取整数,故取考虑到缺偶数(k=2)的级,所以能看到的只有k=0,1,3的各级共5条明条纹。
【例题4】用波长λ=5900?的单色光照射每厘米有5000条栅纹的衍射光栅。
(1)平行光垂直入射;(2)平行光与光栅平面法线方向成30°角入射。
问最多能看到第几级条纹?解:(1)垂直入射时,由又知当φ=90°时,得:由于k只能取整数,所以取k=3,即最多能看到第3级条纹。
1菲涅尔用光的弹性以太论:电矢量两个分量与入射面平行和垂直,在反射折射过程里这两个分量的振动是相互独立的。
7.5.3本征振动:把这种经过光学器件后不发生变化的振动方式,叫做该光学器件的本征振动。
例如:(1)两种透明媒质的界面的本征振动是p振动和s振动
(2)波晶片的本征振动是o振动和e振动(3)旋光镜片的--------------L-------------R--------(4)(2)(3的区别:垂直于光轴方向和平行于光轴方向切割出一块平行平面晶体。
沿o方向或e方向线偏振的光束经波晶片后仍分别为沿方向或方向的线偏振光。
主截面:光线沿晶体某界面入射,界面法线与晶体光轴组成的平面。
当入射面和主截面重合时,两折射线o光振动方向与主平面垂直,e光平行。
皆在入射面内。
回答了:光在两种介质界面上的行为。
1能流的分配,2位相的跃变,3偏振态的变化。
光从光疏介质射向密介质时反射过程中,如果反射光在离开反射点时的振动方向相对于入射光到达入射点时的振动方向恰好相反,这种现象叫做半波损失。
从波动理论知道,波的振动方向相反相当于波多走(或少走)了半个波长的光程。
入射光在光疏媒质中前进,遇到光密媒质界面时,在掠射或垂直入射2种情况下,在反射过程中产生半波损失,这只是对光的电场强度矢量的振动而言。
如果入射光在光密媒质中前进,遇到光疏媒质的界面时,不产生半波损失。
不论是掠射或
垂直入射,折射光的振动方向相对于入射光的振动方向,永远不发生半波损失。
光的干涉现象是有关光的现象中的很重要的一部分,而只要涉及到光的干涉现象,半波损失就是一个不得不考虑的问题。
光在不同介质表面反射时,在入射点处,反射光相对于入射光来说,可能存在半波损失,半波损失可以通过直观的实验现象——干涉花样——来得到验证。
半波损失理论的应用:
半波损失理论在实践生活中有很重要的应用,如:检查光学元件的表面,光学元件的表面镀膜、测量长度的微小变化以及在工程技术方面有广
泛的应用。
半波损失的原因:
在洛埃镜实验中,如果将屏幕挪进与洛埃镜相接触。
接触处两束相干
波的波程差为零,但实验发现接触处不是明条纹,而是暗条纹。
这一事实
说明洛埃镜实验中,光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值
为π的位相突变,这也相当于光程差突变了半个波长。
光在反射时为什么会产生半波损失呢?这是和光的电磁本性有关的,
可通过菲涅耳公式来解释。
在任何时刻,我们都可以把入射波、反射波和折射波的电矢量分成两
个分量,一个平行入射面,另一个垂直入射面。
有关各量的平行分量和垂
直分量依次用指标p和s表示。
以
i1、i1´ 和i2分别表示入射角、反射角和折射角,它们确定了各波的传播方向。
以A1、A1´、A2来依次表示入射波、反射波和折
射波的电矢量的振幅,它们的分量相应就是Ap1、Ap1´、Ap2和As1、As1´、As2。
但由于三个波的传播方向各不相同,必须分别规定各分量的某一方向为正,这种规入射光在光疏介质(n1小)中前进,遇到光密
介质(n2大)的界面时定可任意(只要在一个问题的全部讨论过程中始终
采取同一种正方向选择)。
1一个被光线照射的表面上的照度定义:照射在单位面积上的光通量。
(光通量:实际是功率。
单位时间内光源发出或通过一定接受面的能量,单位是流明lm)照度lx勒克斯:
2 124发光强度和亮度:发光强度I是candela1流明每球面度亮度是针对扩展光源的每块面元ds沿某一个方向有个发光强度,再除这个方向上的单位投影面积,流明、每平方厘米、每球面度单位立体角内,单位投影面积上的光通量就是扩展光源沿某一方向的亮度。
:点光源沿某一个方向单位立体角内发出的光通量。
(视见函数:各种波长的光引起相同的亮暗感觉所需的辐射能通量中以5550A的绿光最敏感它需要的辐射能通量最少。
5550A的绿光和任一波长的光产生相同亮暗感觉所需要的光通量之比。
称为视见函数最大值为1。
适光性视见函数和适暗性视见函数:在明亮和昏暗的环境中视见函数是不同的。
在昏暗的环境中,视见函数的极大值超短波方向移
动,人眼对蓝光比较敏感,物体偏蓝绿色。
)1 照相机的景深照相机的物距一般远大于镜头焦距,所以像成在像方焦平面附近,在小范围内调节镜头和底片之间的距离,可以使不同距离以外的物体成清晰的实像于底片上。
照相机的镜头只能使一个物平面上的在底片上点对点得精确成像,在这个物平面前或后的点在底片上成的是一个光斑,如果光斑线度小于底片能够分辨的最小距离,就认为这个平面上的物体在底片上成像仍然是清晰地。
物体能够清晰成像的这个前后范围成为景深85:1 用两个点源做光的干涉实验的典型代表:杨氏双缝干涉实验:从同一列波的波面上取出的两个次波源总是相干的,即使它俩的位相都不稳定,但位相差却是恒定的。
2 自由光谱范围;高阶干涉条纹
3:夫琅禾费单缝衍射实验由于投射在这n 条缝上的平行光线是来自同一个点光源,所以光栅是一个典型的分波前干涉装置,所以n条缝之间又是相干迭加的所以接受屏上就不是单纯的单缝衍射图样光强增大n倍。
屏
幕上一点的光振动是各缝引起震动相干迭加结果,这些光振动之间有相位差,相位差和p点的位置有关。
不是,对缝宽一定的单缝,不同波长的单色光形成同级明条纹的角位置也不一样。
波长越大的衍射角越大。
形成衍射光谱。
单缝衍射每一点的光强仅仅有衍射角决定,与峰的位置无关。
3光栅,单缝衍射因子的作用。
乘上单缝衍射因子后各级主级强大小不同,刚好遇上单缝衍射因子零点那几集主极强又消失了。
缺级,包络是单缝衍射。
3 等厚干涉:下表面反射的光比上表面反射的光多走的路程就是2nh等厚线的光程差就不同,形成不同强度的干涉条纹。
4杨氏实验:两个电光源在接受屏上造成的复振幅分布。
两球面波干涉场中等强度面是双曲面,双孔对接受屏幕中心所长的角度和干涉条纹间距成反比,乘积是波长。
5 231 光具组的孔径光阑,联合光具组的入射光瞳,它限制了入射的平行光束的孔径,6单个折射球面的物象距公式49页。
5.15
5.18式子
6:棱镜光谱仪:95页19页,n大波长小,所以棱镜分光紫光偏折最大,
色散本领和色分辨本领
7菲涅尔在惠更斯—菲涅尔原理的基础上,提出将提出将波阵面分割为许多等面积的波带的方法:半波带衍射角不同单缝处波阵。
在相邻的波带上任何两个对应点发出光线的光程差总是办个波长,所以在p点的位相
差总是π。
这样如果单缝处被分成偶数个半波带,则p点复振幅由于成对抵消而为0,就是暗条纹,奇数个就是亮条纹(ab两边缘光线光程差为半波长偶数倍就是暗条纹的中心,奇数倍就是明条纹的中心。
中央零级条纹是费马原理的像点,0光程差所以最亮。
)。
而且衍射角越大,半波带越多,面积越小,明条纹光强越小。
面分割出来的半波带个数不同半波带.所以说眼角为0,的中央
0级明条纹强度最大因为它对应的这个半波带的面积最大。
2偏振光的干涉及其应用两个偏振片之间插入一个厚度为的波晶片,波晶片又叫位相延迟片。
使两束偏振光之间产生位相差:e分量和o分量都只有他们在第二个偏振片的透振方向上的投影才能通过。
三个相干条件中的一个。
2 分解成两个相互垂直的简谐振动。
圆偏振光可以位相差90看成两个相互垂直的线偏振光的合成
3 205页显色偏振:如果白光中缺了一种颜色的光就呈现出它的互补色来e轴和o轴的正向对偏振片投影也会引起位相差,若两个投影分量方向一致,0若方向相反180因为波晶片对不同波长的光产生的相位延迟不同。
白光入射时如果随着旋转这三个元件中的任一个,不同波长的光交替产生极大和消光现象,最后接受屏幕上的颜色就会变化。
3望远镜接受平行光‘故讨论它的分辨本领用夫琅禾费衍射理论,显微镜接收的是发散
角很大的同心光束,球面波。