波动光学第五次课(2009)上课2

(A) a＋b=6 a．
注:当此比值为整数时,该整数即为第一个缺级.
[ C ]4. 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置中，将单缝宽度a稍梢
变宽，同时使单缝沿y轴正方向作微小平移(透镜屏幕位置不动)，则屏
幕C上的中央衍射条纹将
(A) 变窄，同时向上移；
(B) 变窄，同时向下移；
(C) 变窄，不移动；
(D) 变宽，同时向上移；
750 nm (1 nm＝10-9 m)的光谱线．在光栅光谱中，这两种波长的谱线有
重叠现象，重叠处l2的谱线的级数将是
(A) 2 ，3 ，4 ，5 ．．．．．．
(B) 2 ，5 ，8 ，11．．．．．．
(C) 2 ，4 ，6 ，8 ．．．．．．
(D) 3 ，6 ，9 ，12．．．．．．
注:同一角度对应同一种光栅找最小公倍数即可.
(E) 变宽，不移．
注:
[ D ]5. 根据惠更斯－菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面
为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波
各自传到P点的
(A) 振动振幅之和．
(B) 光强之和．
(C) 振动振幅之和的平方． 6. 某元素的特征光谱中含有波长分别为l1＝450 nm和l2＝
4．钠黄光中包含两个相近的波长μ1=589.0 nm和μ2=589.6 nm．用 平行的钠黄光垂直入射在每毫米有 600条缝的光栅上，会聚透镜的焦距 f=1.00 m．求在屏幕上形成的第2级光谱中上述两波长μ1和μ2的光谱之 间的间隔Δl．(1 nm =10−9 m)
解：
5．将一束波长μ = 589 nm (1 nm = 10-9 m)的平行钠光垂直入射在1 厘米内有5000条刻痕的平面衍射光栅上，光栅的透光缝宽度a与其间距b 相等，求：

２．为什么每个周期的元素为２，８，８，１８， １８…
３．为什么有过渡族元素和稀土元素？
这些问题都必须从原子结构去了解．只有对原 子结构有了彻底的认识，才能从本质上认识元素周 期表。
四、 课堂小结
元素周期表的排布原则 元素性质的周期性变化
五、布置作业
1. 小论文：元素周期表对发现新元素有何作用？ 2. 预习下一节，思考 3. （1）一个电子的状态需由几个量子数确定？如
• 三．各元素的原子壳层结构 • 1．第一周期：从n=1的K壳层填起。 • 2．第二周期：从n=2的L壳层填起。 • 3．第三周期：从n=3的M壳层填起。
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特点
１．按周期表排列的元素，原子序数＝核外电子数 ＝质子数或原子核的电荷数。
２．共有七个周期，每个周期元素２、８、８、 １8、１８、３２、２8。
３．有过度族元素和稀土元素。
４．竖的称为列或族，有８左下部大半是金属，右上半部分是非金属。
何确定电子状态的量子数？ 4. （2） 泡利不相容原理与能量最低原理的物理意
义。
§7.2 元素周期表
• 一．元素周期表 • 将元素按核电荷数的大小排列起来，其物理、化学性
质将出现明显的周期性。 • 同族元素的性质基本相同。 • 玻尔：原子内的电子按一定的壳层排列，每一壳层内
的电子都有相同的主量子数，每一个新的周期是从电 子填充新的主壳层开始，元素的物理、化学性质取决 于原子最外层的电子即价电子的数目。 • 二．电子填充壳层结构的原则 • 1．泡利不相容原理：在一个原子中，不可能有两个或 两个以上的电子具有完全相同的状态(完全相同的四个 量子数)。 • 2．能量最小原理：电子按能量由低到高的次序填充各 壳层。

第二次衍射：从透镜的像方焦平面到物的共轭像平面——频谱综合
焦平面F上每一点（如P0、P+q 或P-q 点）都可以看作为子波源， 其所发出的球面子波在位于远场的物的共轭像平面上相干叠加， 形成物的共轭像（如Q0'、Q1'和Q2'点）。
说明：光学系统成像的等光程条件保证了所有自Q0（Q1或Q2）点发出的具有 不同方向的光线（即具有不同空间频率成分的平面波分量）均能够以
5.1.3 空间滤波与光信息处理
基本思想：频谱面上的光场复振幅分布反映了物的结构特征。在频谱面上 通过某种手段使物的频谱作适当改变，将影响到像平面上光波 的叠加结果，即改变成像的特性。阿贝成像原理的真正价值， 就在于它提出了一种新的频率语言来描述光信息，启发人们用 改变频谱的手段来改造光信息。
光学成像系统：二维光信息处理系统 物： 系统的输入
L
F'
P+q
P0
P-q
f'
s
s'
Q' Q2'
Q0' Q1'
图5.1-1 相干平面波照明下的二次衍射成像原理
5 光学成像的波动学原理
5.1 阿贝成像原理与空间滤波
5.1.1 阿贝成像原理
第一次衍射：从物平面到透镜的像方焦平面——频谱分解
透过物体（如Q0、Q1和Q2点）的光波被分解成一系列具有不 同传播方向（空间频率）的基元平面波，每个基元平面波在透 镜的像方焦平面上以其几何会聚点（无限远处点光源的共轭像 点，如P0、P+q 或P-q 点）为中心形成一组夫琅禾费衍射。
y
L
l
x
yf
y'
xf
x'

r x x0 2 y y0 2 z z0 2
发散柱面波波函数：
会聚柱面波波函数：
结论：平面波可以看成是构成空间任何复杂波动的基元波。
1 波动光学基础
1.2 光波的函数表述
1.2.4.波前与波面
• １.波前函数
•
广义波前：光波场内任意考察面（平面、曲面）。
•
波前函数：光波场内任意考察面（平面、曲面）上的复振幅分布函数。
S (b) 球面波
θ θθ
图10-10只考虑平面上的复振幅分布时，共轭波有两个
•
若考虑某一平面的复振幅分布，则产生其共轭复振幅
的共轭波有两个。
•例：传播方向平行于xoz平面，且与z轴夹角为θ的平面波在z=0平面上 波前函数的共轭波前函数．
1 波动光学基础
1.2 光波的函数表述
作业三：入射光波是圆频率为ω的平面波
•和
E
E0
cos
k
r t
H H0 cos k r t
E
E0
cos
kr
t
H
r H0
cos kr t
r
• 其中：
•
k 和ω分别为波的空间角频率和时间角频率(又称
•
圆频率)。
E0 , H0
E0 , H0 rr
称为振动的振幅矢量; 把上式中余弦
函数的宗量称为振动的相位。
1 波动光学基础
• 真空中光速
C 1 2.99792 108 m / s
0 0
• 介质中光速
C C rr n
• 介质折射率
n rr
• 对光学波段，近似有 r 1 ，故 n εr
•
折射率是随光波的频率改变的．