第十四章 波动光学
一、基本要求
1. 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。
2. 理解获得相干光的方法，能分析确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置，了解迈克尔逊干涉仪的工作原理。
3. 了解惠更斯-菲涅耳原理; 掌握用半波带法分析单缝夫琅和费衍射条纹的
产生及其明暗纹位置的计算，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。
4. 掌握光栅衍射公式。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。
5. 了解自然光和线偏振光。理解布儒斯特定律和马吕斯定律。理解线偏振光的获得方法和检验方法。
6. 了解双折射现象。
二、基本内容
1. 相干光及其获得方法
只有两列光波的振动频率相同、振动方向相同、振动相位差恒定时才会发生干涉加强或减弱的现象，满足上述三个条件的两束光称为相干光。相应的光源称为相干光源。
获得相干光的基本方法有两种：（1）分波振面法（如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅耳双面镜和菲涅耳双棱镜等）；（2）分振幅法（如薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环干涉和迈克耳逊干涉仪等）。
2. 光程和光程差
（1）光程 把光在折射率为n的媒质中通过的几何路程r折合成光在真空中传播的几何路程x，称x为光程。nrx
（2）光程差 在处处采用了光程概念以后就可以把由相位差决定的干涉加强，减弱等情况用光程差来表示，为计算带来方便。即
当两光源的振动相位相同时，两列光波在相遇点引起的振动的位相差 2 （其中为真空中波长，为两列光波光程差）
3. 半波损失
光由光疏媒质（即折射率相对小的媒质）射到光密媒质发生反射时，反射光的相位较之入射光的相位发生了的突变，这一变化导致了反射光的光程在反射过程中附加了半个波长，通常称为“半波损失”。
4. 杨氏双缝干涉
经杨氏双缝的两束相干光在某点产生干涉时有两种极端情况：（1）位相差为0或2的整数倍，合成振动最强；（2）位相差的奇数倍，合成振动最弱或为0。其对应的光程差
1 06振动与波、波动光学练习题
一、选择题
1
一物体作简谐振动，振动方程为)4cos(tAy在4Tt（T为周期）时刻，物体的加速度为 [ ]
2222321)(,321)(,221)(,221)(ADACABAA
2 两个质点各自作简谐振动，它们的振幅相同、周期相同，第一个质点的振动方程为)cos(1tAy。当第一个质点从相对平衡位置的正位移处回到平衡位置时，第二个质点正在最大位移处，则第二个质点的振动方程为 [ ]
)cos()(),23cos()()2cos()(),2cos()(2222tAyDtAyCtAyBtAyA
3一质点沿y轴作简谐振动，振动方程为)SI(),32cos(1042ty，从t = 0时刻起，到质点位置在x = －2 cm处，且向x轴正方向运动的最短时间间隔为[ ]
s61)(s,31)(s,21)(s,41)(s,81)(EDCBA
4 已知两个简谐振动曲线如图所示，1x相位比2x的相位 [ ]
超前，落后，超前，落后)()(2)(2)(DCBA
5题图 7题图
5 一质点作简谐振动，周期为T。质点由平衡位置向X轴正方向运动时，由平衡位置到二分之一最大位移这段路程所需要的时间为 [ ]
,8)(6)(12)(4)(TDTCTBTA，，，
6 在下面几种说法中，正确的说法是： [ ]
（A）波源不动时，波源的振动周期与波动的周期在数值上是不同的，
178 第6章 波动光学（Ⅲ）——光的偏振
一．基本要求
1．理解光的偏振的概念，光的五种偏振态的获得和检测方法；
2．掌握马吕斯定律及其应用；
3．掌握反射光和折射光的偏振，掌握布儒斯特定律及其应用；
4．了解光的双折射现象；
5．了解偏振光的应用。
二．内容提要和学习指导
（一）光的五种偏振状态：自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
（二）线偏振光的获得和检验
1．线偏振光的获得：
①利用晶体的选择性吸收，可以制造偏振片。偏振片可用作起偏器，也可用作检偏器。
②利用反射和折射偏振。布儒斯特定律：自然光在两种介质的界面发生反射和折射时，一般情况下，反射光和折射光都是部分偏振光，在反射光中，垂直入射面的光振动较强，在折射光中，平行入射面的光振动较强。当自然光以布儒斯特角121tanbin入射（或/2i，或反射光线垂直于折射光线）时，反射光是线偏振光，其光振动垂直于入射面，此时折射光仍然是部分偏振光。
③利用晶体的双折射。一束光射入各向异性介质时，折射光分成两束。其中一束光遵守折射定律，称为寻常光（o光）。另一束光不遵守折射定律，称为非常光（e光）。 o光和e光均是线偏振光。o光的振动方向垂直于o光的主平面，e光的振动方向在e光的主平面内。光线沿光轴方向入射时，o光和e光的传播速度相同。在晶体内，o光的子波波面为球面波，e光的子波波面为旋转椭球面，利用惠更斯原理作图，可确定o光和e光的传播方向。
利用晶体的双折射现象，可以制造偏振棱镜和波片。
2．线偏振光的检验：①利用偏振片：由马吕斯定律可得，线偏振光经过检偏器后，出射光强I与入射光强0I的关系为：20cosII，其中是入射线偏振光偏振方向和偏振片通光方向的夹角。②利用反射和折射偏振。③利用偏振棱镜。
（三）圆偏振光或椭圆偏振光的获得和检验：线偏振光经过四分之一波片后出射的为椭圆偏振光，当平面偏振光的振动方向与四分之一波片的光轴方向成450角时，出射的为圆偏振光。平面偏振光经过二分之一波片后，出射的仍为平面偏振光。四分之一波片结合检偏器可检验圆偏振光和椭圆偏振光。
[ ](A) (B) 2
1
第12章波动光学
、选择题
1.如T12-1-1图所示，折射率为n2、厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介
质的折射率分别为 片和n3,已知n1 n2 n3 .若波长为 入的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下 两表面反射的光束①与②的光程差是：
[ ](A) 2n?e (B) 2n?e 1 2
(C) 2n2 (D) 2n?e - 2n2
径S1P垂直穿过一块厚度为t1 ,折射率为n1的一种介质; 路径S2P垂直穿过一块厚度为t2的另一介质；其余部分
3.在相同的时间内，一束波长为 的单色光在空气和在玻璃中
[ ](A)传播的路程相等，走过的光程相等
(B) 传播的路程相等，走过的光程不相等
(C) 传播的路程不相等，走过的光程相等 2.女口 T12-1-2图所示, S1、S2是两个相干光源, 他们到P点的距离分别为 r1和r2 .路
可看作真空. 这两条光路的光程差等于：
[ ](A) (「2 匕上)(「nd1)
(B) [r2 (n2 1)t2] [「1 (n2 1)h]
(C) (「2 匕上2)(A n缶)
(D) n2t2
S2
T12-1-2 图 [ ](A) (B) 2
2
(D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等4.频率为f的单色光在折射率为 n的媒质中的波速为
其光振动的相位改变了
2 nf ](A) v v,则在此媒质中传播距离为 I
2 nvf
(B) T (C) 2 nnlf vlf
(D)厂
5.波长为的单色光在折射率为 n的媒质中由
到b点的几何路程为： a点传到 b点相位改变了 ，则光从a点
(C) (D) n
6.真空中波长为 的单色光，在折射率为n的均匀透明媒质中从 a点沿某一路径传到b
点.若将此路径的长度记为 I, a、b两点的相位差记为 ，则 [ ](A) 2
3
则合光照在该表面的强度为
8. 相干光是指
