大学物理A第十一章波动光学分解
大学物理第十一章波动光学1
C c
F F
例：如图双缝,已知入射光波长为 , 将折射率 为 n 厚度为e的介质膜缓慢插入光线 2中 , 则在 移动过程中, 问：1）干涉条纹间距是否变化； 2）条纹如何移动。 s1 r1 d' o 解：1） x n d s2 r2 e 因此条纹间距(宽度)不变 2）无介质膜时
d' d' x xk 1 xk x d d
d' x k , k 0,1, 2 d
可知，用白光照射时，屏幕上会出现彩色条纹
讨论： x d ' d 1）条纹间距与 的关系：
d 、 '一定时，若 变化，则 x 相应变化，即 d
解：1）d=1mm时
d x 0.47 mm d
2）d=10mm时
’
d x 0.047 mm d
’
例2（P99）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)若屏上第 一级干涉明纹到同侧的第四级明纹中心间的距 离为7.5mm,求单色光的波长；2)若入射光的波 长为600nm,求中央明条纹中心到最邻近暗纹中 心的距离. 解：1）第k级明条纹的位置 d' xk k , k 0,1, 2 d 则第4级与第1级明条纹的距离为
c v , c n v c n c n n n
即光在折射率为n的介质中传播时，其波长 为在真空中时波长的 1 n
设光在折射率为n(光速为v)的介质中经过的几 何路程为L,则所需时间为
L t v
在同一段时间t内,光在真空中所经过的路程 应为
L c c t c L nL v v
r2 r1 2π（ ） n2 n1
大学物理波动光学一PPT课件
超快光谱技术
介绍超快光谱技术的原理、方法及应 用，如泵浦-探测技术、时间分辨光谱 技术等。
超短脉冲激光技术
详细介绍超短脉冲激光技术的原理、 实现方法及应用领域，如飞秒激光技 术、阿秒激光技术等。
未来光学技术挑战和机遇
光学技术的挑战
阐述当前光学技术面临 的挑战，如光学器件的 微型化、集成化、高性 能化等。
大学物理波动光学一 PPT课件
目录
• 波动光学基本概念与原理 • 干涉原理及应用 • 衍射原理及应用 • 偏振现象与物质性质研究 • 现代光学技术进展与挑战
01
波动光学基本概念与原理
光波性质及描述方法
光波是一种电磁波，具有波动性 质，可以用振幅、频率、波长等
物理量来描述。
光波在真空中的传播速度最快， 且在不同介质中传播速度不同。
01
02
03
04
摄影
利用偏振滤镜消除反射光和散 射光，提高照片清晰度和色彩
饱和度。
液晶显示
利用液晶分子的旋光性控制偏 振光的透射和反射，实现图像
显示。
光学仪器
如偏振光显微镜、偏振光谱仪 等，利用偏振光的特性进行物
质分析和检测。
其他领域
如生物医学、材料科学、环境 科学等，利用偏振光的特性进
行研究和应用。
01
牛顿环实验装置与步骤
介绍牛顿环实验的基本装置和操作步骤，包括凸透镜、平面镜、光源等
。
02
牛顿环测量光学表面反射相移
阐述如何通过牛顿环实验测量光学表面反射相移的原理和方法。
03
等厚干涉原理及应用
探讨等厚干涉的基本原理，以及其在光学测量和光学器件设计中的应用
。
多光束干涉及其应用
大学物理 第十一章波动
选: 坐标原点为参考点 (初相 a =0 2 则
y ( x , t ) A cos( t x ) 0
d=0)
x y ( x , t ) A cos ( t [ ) ]
u
0
2 2 2 u T
uT
x y ( x , t ) A cos[ 2 ( t ) ] 0
波沿 x 轴 正向传播
x y ( x , t ) A cos ( t [ ) ] 0 u
波沿 x 轴 负向传播
四. 平面简谐波表达式的物理意义 由y(x,t) cos( t-kx)从几方面讨论，设0=0
1. 固定 x, (x= x0)
y ( x , t ) A cos( t kx ) 0 0
3
u P
X(m)
o
5
对于P点 , t = 0时， vp 0 其振幅矢量如图所示：
P 2
o
x
/ 3 / 2 5 / 6
2 2 x 5 12 m 5 /6
2 X 由 2 2 u / 20
波速ｕ
参考点 a
o d
·
x
任一点ｐ
·
x
已知: 参考点a 的振动表达式为 ya(t)=Acos( ta)
p: A, 均与a 点的相同, 但相位落后
2
(x d)
ya(t)=Acos( ta) P点比a 点相位落后
2
(x d)
振动表达式（一维简谐波的波的表达式）
2 y ( x , t ) A cos[ t ( x d )] a
大学物理复习总结题(第11章)
第11章 波动光学一、填空题易：1、光学仪器的分辨率R= 。
(R= a 1.22λ) 易：2、若波长为625nm 的单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上时，则第一级谱线的衍射角为 。
(6π) 易：3、在单缝的夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波面可划分为 个半波带。
(6)易：4、在单缝夫琅和费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射在宽度为a=2λ的单缝上，对应于衍射角为30°方向，单缝处的波面可分成的半波带数目为 个。
(2)易：5、干涉相长的条件是两列波的相位差为π的 （填奇数或偶数）倍。
(偶数)易：6、如图（6题）所示，1S 和2S ，是初相和振幅均相同的相干波源，相距4.5λ，设两波沿1S 2S 连线传播的强度不随距离变化，则在连线上1S 左侧各点和2S 右侧各点是 （填相长或相消）。
(相消)易：7、在麦克耳逊干涉仪的一条光路中，插入一块折射率为n ，厚度为d 的透明薄片，插入薄片使这条光路的光程改变了 ；[ 2(n-1)d ]易：8、波长为λ的单色光垂直照射在由两块平玻璃板构成的空气劈尖上，测得相邻明条纹间距为L 若将劈尖角增大至原来的2倍，则相邻条纹的间距变为 。
(2L ) 易：9、单缝衍射中狭缝愈窄，条纹间距愈 。
(宽)易：10、在单缝夫琅和费衍射实验中，第一级暗纹发生在衍射角300的方向上，所用单色光波长为500nm λ=，则缝宽为： 。
（1000nm ）易：11、用波长为λ的单色光垂直照射置于空气中的厚度为e 的折射率为1.5的透明薄膜，两束反射光的光程差为 ；(23λ+e )易：12、光学仪器的分辨率与 和 有关，且 越小，仪器的分辨率越高。
(入射波长λ，透光孔经a ，λ)易：13、由马吕斯定律，当一束自然光通过两片偏振化方向成30o 的偏振片后，其出射光与入射光的光强之比为 。
（3：8）易：14、当光由光疏介质进入光密介质时，在交界面处的反射光与入射光有相位相反的现象，这种现象我们称之为 。
大学物理题库通用版-第11章-波动光学--光的干涉(含答案解析)
大学物理题库通用版11、波动光学 光的干涉一、选择题(共15题)1.如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2．路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+(B) ])1([])1([211222t n r t n r -+--+(C) )()(111222t n r t n r ---(D) 1122t n t n - ［ ］2.在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中(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．(D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等． ［ ］3.如图所示，折射率为n 2、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n 1和n 3，已知n 1<n 2> n 3．若用波长为λ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(用①与②示意)的光程差是(A) 2n 2 e ． (B) 2n 2 e －λ / 2. (C) 2n 2 e －λ ． (D) 2n 2 e －λ / (2n 2)．［ ］4.如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉．若薄膜厚度为e ，而且n 1＞n 2＞n 3，则两束反射光在相遇点的相位差为(A) 4πn 2 e / λ． (B) 2πn 2 e / λ． (C) (4πn 2 e / λ) +π． (D) (2πn 2 e / λ) -π． ［ ］P S 1S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1n 3n 1 λ5.如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e ，并且n 1＜n 2＞n 3，λ1为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 2πn 2e / ( n 1 λ1)． (B)[4πn 1e / ( n 2 λ1)] + π． (C) [4πn 2e / (n 1 λ1) ]+ π． (D) 4πn 2e / ( n 1 λ1)． ［ ］6.一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为(A) λ / 4 ． (B) λ / (4n )．(C) λ / 2 ． (D) λ / (2n )． ［ ］7. 两块平玻璃构成空气劈形膜，左边为棱边，用单色平行光垂直入射．若上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时针方向作微小转动，则干涉条纹的(A) 间隔变小，并向棱边方向平移．(B) 间隔变大，并向远离棱边方向平移．(C) 间隔不变，向棱边方向平移．(D) 间隔变小，并向远离棱边方向平移． ［ ］8.用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则(A) 干涉条纹的宽度将发生改变．(B) 产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹．(C) 干涉条纹的亮度将发生改变．(D) 不产生干涉条纹． ［ ］9.把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的水中，两缝间距离为d ，双缝到屏的距离为D (D >>d )，所用单色光在真空中的波长为λ，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是(A) λD / (nd ) (B) n λD /d ．(C) λd / (nD )． (D) λD / (2nd )． ［ ］10.在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O 处．现将光源S 向下移动到示意图中的S '位置，则 (A) 中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变．(B) 中央明条纹向上移动，且条纹间距不变． (C) 中央明条纹向下移动，且条纹间距增大． (D) 中央明条纹向上移动，且条纹间距增大． ［ ］11.在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃n 1λ1 S S '纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5 λ，则屏上原来的明纹处(A) 仍为明条纹；(B) 变为暗条纹；(C) 既非明纹也非暗纹；(D) 无法确定是明纹，还是暗纹．［］12.在牛顿环实验装置中，曲率半径为R的平凸透镜与平玻璃扳在中心恰好接触，它们之间充满折射率为n的透明介质，垂直入射到牛顿环装置上的平行单色光在真空中的波长为λ，则反射光形成的干涉条纹中暗环半径r k的表达式为(A) r k =Rkλ．(B) r k =nRk/λ．(C) r k =Rknλ．(D) r k =()nRk/λ．［］13.把一平凸透镜放在平玻璃上，构成牛顿环装置．当平凸透镜慢慢地向上平移时，由反射光形成的牛顿环(A)向中心收缩，条纹间隔变小．(B)向中心收缩，环心呈明暗交替变化．(C)向外扩张，环心呈明暗交替变化．(D)向外扩张，条纹间隔变大．［］14.如图a所示，一光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长λ＝500 nm (1 nm=10-9 m)的单色光垂直照射．看到的反射光的干涉条纹如图b所示．有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的连线相切．则工件的上表面缺陷是(A) 不平处为凸起纹，最大高度为500 nm．(B) 不平处为凸起纹，最大高度为250 nm．(C) 不平处为凹槽，最大深度为500 nm．(D) 不平处为凹槽，最大深度为250 nm．［］15.在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n，厚度为d的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了(A) 2 ( n-1 ) d．(B) 2nd．(C) 2 ( n-1 ) d+λ / 2．(D) nd．(E) ( n-1 ) d．［］二、填空题(共15题)1. 在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为n1和n2的透明薄膜遮盖，二者的厚度均为e．波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干光的相位差∆φ＝________．图b2. 如图所示，假设有两个同相的相干点光源S 1和S 2，发出波长为λ的光．A 是它们连线的中垂线上的一点．若在S 1与A 之间插入厚度为e 、折射率为n 的薄玻璃片，则两光源发出的光在A 点的相位差∆φ＝_2π (n -1) e / λ_．若已知λ＝500 nm ，n ＝1.5，A 点恰为第四级明纹中心，则e ＝_____nm ．(1 nm =10-9 m)3. 如图所示，两缝S 1和S 2之间的距离为d ，媒质的折射率为n ＝1，平行单色光斜入射到双缝上，入射角为θ，则屏幕上P 处，两相干光的光程差为___ ______．4.在双缝干涉实验中，所用光波波长λ＝5.461×10–4 mm ，双缝与屏间的距离D ＝300 mm ，双缝间距为d ＝0.134 mm ，则中央明条纹两侧的两个第三级明条纹之间的距离为________ _______．5.用波长为λ的单色光垂直照射折射率为n 的劈形膜形成等厚干涉条纹，若测得相邻明条纹的间距为l ，则劈尖角θ＝________．6.把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的媒质中，双缝到观察屏的距离为D ，两缝之间的距离为d (d <<D )，入射光在真空中的波长为λ，则屏上干涉条纹中相 邻明纹的间距是_____________．7.用λ＝600 nm 的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第４个(不计中 央暗斑)暗环对应的空气膜厚度为____________．(1 nm=10-9 m)8.用波长为λ的单色光垂直照射折射率为n 2的劈形膜(如图)图中各部分折射率的关系是n 1＜n 2＜n 3．观察反射光的干涉条纹，从劈形膜顶开始向右数第5条暗条纹中心所对应的厚度e ＝____________．9.波长为λ的平行单色光，垂直照射到劈形膜上，劈尖角为θ，劈形膜的折射率为n ，第三条暗纹与第六条暗之间的距离是______．10. 一束波长为λ＝600 nm (1 nm=10-9 m)的平行单色光垂直入射到折射率为n ＝1.33的透明薄膜上，该薄膜是放在空气中的．要使反射光得到最大限度的加强，薄膜最小厚度应为________________nm ．11.波长为λ的平行单色光垂直照射到劈形膜上，劈尖角为θ，劈形膜的折射率为n ，第k 级明条纹与第k ＋5级明纹的间距是__________．12.波长λ＝600 nm 的单色光垂直照射到牛顿环装置上，第二个明环与第五个明环所对应的空气膜厚度之差为____nm ．(1 nm=10-9 m)n 1n 2n 313.折射率分别为n 1和n 2的两块平板玻璃构成空气劈尖，用波长为λ的单色光垂直照射．如果将该劈尖装置浸入折射率为n 的透明液体中，且n 2＞n ＞n 1，则劈尖厚度为e 的地方两反射光的光程差的改变量是_______．14.如图所示，在双缝干涉实验中SS 1＝SS 2，用波长为λ的光照射双缝S 1和S 2，通过空气后在屏幕E 上形成干涉条纹．已知P 点处为第三级明条纹，则S 1和S 2到P 点的光程差为___3λ ____．若将整个装置放于某种透明液体中，P 点为第四级明条纹，则该液体的折射率n ＝________．15.已知在迈克耳孙干涉仪中使用波长为λ的单色光．在干涉仪的可动反射镜移动距离d 的过程中，干涉条纹将移动__________条． 三、计算题(共5题)1.白色平行光垂直入射到间距为a ＝0.25 mm 的双缝上，距D =50 cm 处放置屏幕，分别求第一级和第五级明纹彩色带的宽度．(设白光的波长范围是从400nm 到760nm ．这里说的“彩色带宽度” 指两个极端波长的同级明纹中心之间的距离．) (1 nm=10-9 m)2.在双缝干涉实验中，波长λ＝550 nm 的单色平行光垂直入射到缝间距a ＝2×10-4 m 的双缝上，屏到双缝的距离D ＝2 m ．求：(1) 中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2) 用一厚度为e ＝6.6×10-5 m 、折射率为n ＝1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？(1 nm = 10-9 m)3.用波长为500 nm (1 nm=10-9 m)的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上．在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边l = 1.56 cm 的A 处是从棱边算起的第四条暗条纹中心．(1) 求此空气劈形膜的劈尖角θ；(2) 改用600 nm 的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A 处是明条纹还是暗条纹？(3) 在第(2)问的情形从棱边到A 处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？2分4.图示一牛顿环装置，设平凸透镜中心恰好和平玻璃接触，透镜凸表面的曲率半径是R ＝400 cm ．用某单色平行光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环，测得第5个明环的半径是0.30 cm ． (1) 求入射光的波长． (2) 设图中OA ＝1.00 cm ，求在半径为OA 的范围内可观察到的明环数目．5.用波长λ＝500 nm 的平行光垂直照射折射率n ＝1.33的劈形膜，观察反射光的等厚干涉条纹．从劈形膜的棱算起，第5条明纹中心对应的膜厚度是多少？ P E光的干涉习题答案一、选择题1、B ；2、C ；3、B ；4、A ；5、C ；6、B ；7、A ；8、D ；9、A ；10、B ；11、B ；12、B ；13、B ；14、B ；15、A二、填空题1、 2π(n 1 – n 2) e / λ2、4×103 nm3、d sin θ ＋(r 1－r 2)4、7.33 mm5、nl 2λ6、D λ / (dn )7、1.2=2λ μm8、249n λ9、3λ / (2n θ)10、113nm11、5λ / (2n θ)12、900 nm13、2 ( n – 1) e – λ /214、1.3315、2d /λ三、计算题1解：由公式x ＝kD λ / a 可知波长范围为∆λ时,明纹彩色宽度为∆x k ＝kD ∆λ / a2分 由 k ＝1可得，第一级明纹彩色带宽度为∆x 1＝500×(760－400)×10-6 / 0.25＝0.72 mm2分 k ＝5可得，第五级明纹彩色带的宽度为∆x 5＝5·∆x 1＝3.6 mm1分2解：(1) ∆x ＝20 D λ / a2分 ＝0.11 m2分 (2) 覆盖云玻璃后，零级明纹应满足(n －1)e ＋r 1＝r 22分 设不盖玻璃片时，此点为第k 级明纹，则应有r 2－r 1＝k λ 2分所以 (n －1)e = k λ k ＝(n －1) e / λ＝6.96≈7 零级明纹移到原第7级明纹处 2分3解：(1) 棱边处是第一条暗纹中心，在膜厚度为e 2＝21λ处是第二条暗纹中心，依此可知第四条暗纹中心处，即A 处膜厚度 e 4=λ23 ∴ ()l l e 2/3/4λθ==＝4.8×10-5 rad 5分(2) 由上问可知A 处膜厚为 e 4＝3×500 / 2 nm ＝750 nm对于λ＇＝600 nm 的光，连同附加光程差，在A 处两反射光的光程差为λ'+2124e ，它与波长λ'之比为0.321/24=+'λe ．所以A 处是明纹 3分 (3) 棱边处仍是暗纹，A 处是第三条明纹，所以共有三条明纹，三条暗纹．4解：(1) 明环半径 ()2/12λ⋅-=R k r 2分()Rk r 1222-=λ＝5×10-5 cm (或500 nm) 2分 (2) (2k －1)＝2 r 2 / (R λ) 对于r ＝1.00 cm ， k ＝r 2 / (R λ)＋0.5＝50.5 3分 故在OA 范围内可观察到的明环数目为50个． 1分5解： 明纹， 2ne ＋λ21＝k λ (k ＝1，2，…) 3分 第五条，k ＝5，ne 2215λ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=＝8.46×10-4 mm 2分。
大学物理11-4 薄膜干涉(2)汇总
例 11-8 干涉膨胀仪如图所示,
干涉膨胀仪
一个石英圆柱环B放在平台上，
其热膨胀系数极小，可忽略不计。l
环上放一块平破璃板P，并在环
内放置一上表面磨成稍微倾斜的 柱形待测样品R，石英环和样品
l0
B
的上端面已事先精确磨平，于是
R的上表面与P的下表面之间形
成楔形空气膜，用波长为 的
单色光垂直照明，即可在垂直方 向上看到彼此平行等距的等厚条
dk
2n
n
2
b
n1 n
sin n 2
b
3）条纹间距（明纹或暗纹）
b 2n
tan D L
D n L L
2b 2nb
L
n n / 2 D
n1
b
劈尖干涉
11 - 4 薄膜干涉（2）
4 ）干涉条纹的移动
每一条 纹对应劈尖 内的一个厚 度，当此厚 度位置改变 时，对应的 条纹随之移 动.
2
所以对于厚度均匀的平面薄膜来说，光程差是随光线的倾
角（入射角）的改变而改变，倾角相同，光程差相同，干
涉条纹的级数也相同。
11 - 4 薄膜干涉（2）
第十一章 波动光学
1 劈 尖干涉
n
T
L
n1
n1
d
S
劈尖角
M
2nd
D
2
n n1
k, k 1,2, 明纹
b
(2k 1) , k 0,1, 暗纹
B
膨胀值为 l N
2
根据热膨胀系数的定义
l
l0T
得样品的热膨胀系数
l N
l0T 2l0T
11 - 4 薄膜干涉（2） 劈尖干涉的应用
大学物理波动光学课件
麦克斯韦电磁理论：19 世纪中叶，英国物理学 家麦克斯韦建立了电磁 理论，揭示了光是一种 电磁波，为波动光学提 供了更加深入的理论根 据。
在这些重要人物和理论 的推动下，波动光学逐 渐发展成为物理学的一 个重要分支，并在现代 光学、光电子学等领域 中发挥了重要作用。
02 光的干涉
干涉的定义与分类
定义 分类 分波前干涉 分振幅干涉
干涉是指两个或多个相干光波在空间某一点叠加产生加强或减 弱的现象。
根据光源的性质，干涉可分为两类，分别是ห้องสมุดไป่ตู้波前干涉和分振 幅干涉。
波前上不同部位发出的子波在空间某点相遇叠加产生的干涉。 如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅尔双面镜以及菲涅尔双棱镜等
。
一束光的振幅分成两部分（或以上）在空间某点相遇时产生的 干涉。例如薄膜干涉、等倾干涉、等厚干涉以及迈克耳孙干涉
波动光学与几何光学的比较
几何光学
几何光学是研究光线在介质中传播的光学分支，它主要关注 光线的方向、成像等，基于光的直线传播和反射、折射定律 。
波动光学与几何光学的区分
波动光学更加关注光的波动性质，如光的干涉、衍射等现象 ，而几何光学则更加关注光线传播的几何特性。两者在研究 对象和方法上存在差异，但彼此相互补充，构成了光学的完 整体系。
VS
马吕斯定律
当一束光线通过两个偏振片时，只有当两 个偏振片的透振方向夹角为特定值时，光 线才能通过。这就是马吕斯定律，它描述 了光线通过偏振片时的透射情况。这两个 定律在光学和物理学中都有着广泛的应用 。
THANKS
感谢观看
分类
根据障碍物的大小和光波波长的相对 关系，衍射可分为菲涅尔衍射和夫琅 禾费衍射。
单缝衍射与双缝衍射
单缝衍射
大学物理下波动光学部分总结
k = 1,2,...
rk
kR n
l0 2 f a
单缝衍 射
f x k a
k = 1,2,...
l0 2l
其他公式： 1、迈克尔逊干涉仪：
N 2 d d 2 N
' 2(n 1)t N
2 、光学仪器最小分辨角和分辨本领：
爱里斑的半角宽度：
1.22
D
光栅衍射：光栅衍射条纹是单缝衍射和多光束 干涉的综合效果。 光栅方程
(a b) sin k (k 0,1,2...)
缺级现象 最高级次满足：
ab k k' a
kmax
ab
重
类别 杨氏双 缝 劈尖干 涉 牛顿环 明纹
x
要
公
暗纹
4n 2 4n 2
例4.一束波长为 550 nm的平行光以 30º 角入射到相距为 d =1.00×10 – 3 mm 的双缝上，双缝与屏幕 E 的间距为 D=0.10m。在缝 S2上放一折射率为1.5的玻璃片，这时双缝 的中垂线上O 点处出现第8 级明条纹。求：1）此玻璃片的 厚度。2）此时零级明条纹的位置。 E S1 解：1）入射光到达双缝时已有光程差：
x
式
条纹宽度
x D nd
D k nd
D ( 2k 1) nd 2
k = 0,1,2,...
k = 0,1,2,...
2k 1 e 4n
k = 1,2,...
e
k 2n
e
k = 0,1,2,...
l
2 n
2n
(2k 1) R rk 2n
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第十一章 波动光学一、填空题（每空3分）11-1 相干光的条件是________________.(频率相同,振动方向相同,相位差恒定.)11-2 ______ 和 _______是波动的重要特征，光的偏振现象证明光是_____波.( 干涉,衍射, 横.)11-3当一束自然光在两种介质分界面处发生反射和折射时，若反射光为线偏振光，则折射光为_____________偏振光,且反射线和折射线之间的夹角为_______.(部分, 2π.) 11-4 当光从折射率n______ 的介质射向折射率n___________的介质,并在分界面上反射时,将产生半波损失.(填:大;小.)( 答案：大, 小.)11-5 在双缝实验中，若把一厚度为e ，折射率为n 的薄云母片覆盖在S 1缝上,中央明纹将向__________移动,覆盖云母片后两束相干光至原中央明纹O 处的光程差为_______________.(向上,(n-1)e )11-6光的干涉和衍射现象反映了光的__________________性质;光的偏振现象说明光波是_____________波.( 波动 , 横)11-7使一束自然光和线偏振光混合而成的光束垂直通过一偏振片，以入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光的最大值为最小值的4倍，则入射光中自然光与线偏振光的强度之比为 。
（23）11-8杨氏双缝干涉实验、薄膜干涉实验、劈尖干涉实验、牛顿环干涉实验，其中属于分波面干涉的实验为 。
（杨氏双缝干涉实验）11-9 用不同波长的红光（10.7m λμ=）和紫光（20.42m λμ=）进行双缝实验，发现红光照射时第k 级明纹正好与用紫光照射时的第k+2级明纹重合，则k = 。
( 3) 11-10用两块平玻璃构成劈尖观察等厚干涉条纹。
若将劈尖上表面向上缓慢地平移，则干涉条纹向 方向移动；若将劈尖角e S 2 S 1 Oθ逐渐增大，则干涉条纹向 方向移动。
(左；左)11-11光强均为0I 的两束相干光相遇而发生干涉时，在相遇区域内有可能出现的最大光强是 。
(04I )11-12 在双缝干涉实验中，用折射率n =1.5的薄膜覆盖在其中的一条缝上，这时屏上的第4级明纹移到原来的零级明纹位置上，如果入射光的波长为500nm ，则此薄膜的厚度为nm 。
(nm 3104⨯)11-13 在折射率n 3 = 1.52的照相机镜头表面涂有一层折射率为n 2 = 1.38 的氟化镁增透膜，若此膜仅适用于波长λ = 550 nm 的光，则此膜的最小厚度为 nm 。
(99.6nm)11-14通过 现象和 现象可以说明光具有波动性，通过 现象可以说明光波是横波。
(干涉和衍射，偏振)11-15 若自然光以60°入射角照射到两介质交界面时反射光为偏振光，则由布儒斯特定律可知，反射光中光矢量振动方向与入射面的夹角为 。
折射角等于 。
(900、、30°) 11-16 在单缝夫琅和费衍射实验装置中，观察屏上第3级暗纹对应的单缝处的波阵面可以划分 个半波带。
(6)11-17 用折射率n =1.5、厚度为mm 3104-⨯的薄膜覆盖在双缝干涉实验中的一条缝上，如果入射光的波长为500nm ，则此时屏上原来零级明纹的位置为第 级明纹。
(4 )11-18 在空气中，波长为λ的光垂直入射到折射率为n 的薄膜上，要使反射光得到加强，则薄膜的最小厚度为 。
(n4λ) 11-19 在单缝夫琅和费衍射实验装置中，观察屏上第2级暗纹对应的单缝处的波阵面可以划分个半波带。
(4)11-20 用波长为 λ 的单色光垂直照射折射率为 n 2 的劈尖薄膜如图.图中各部分折射率的关系是321n n n <<，观察反射光的干涉条纹，劈尖处是________纹,从劈尖顶开始向右数第 5 条暗条纹中心所对应的厚度 e 为__________ (明, 2n 49λ)11-21 在单缝的夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波面可划分为 个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是__________纹. (6个 , 第一级亮纹) 1n 2n 3n11-22 入射到起偏器的自然光光强为I 0 , 当检偏器与起偏器的偏振化方向间夹角为60°时, 通过检偏器的光强为_____________( 8I 0) 11-23 自然光从空气入射到玻璃上,当反射光为线偏振光时,折射角为30°,玻璃的折射率为_________.(73.1360tg n o ===)11-24 当入射到起偏器的自然光光强为I 0 , 当检偏器与起偏器的偏振化方向夹角为π/4时, 通过检偏器的光强为_____________(4I)11-25 用两块平玻璃构成劈尖观察等厚干涉条纹。
若将劈尖角逐渐增大，则干涉条纹间距 。
（填“变大”、“变小”或“不变”）(变小)11-26 某单色光在真空中波长λ，在折射率为n 的透明介质中沿直线从A 点传到B 点，若 A 、B 两点位相差为π3，则AB 间的光程为 ;AB 间的几何路程为 。
(n λλ5.1,5.1)θ二、选择题（每小题3分）11-27 在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的透明介质中，从A 沿某路径到达B ，若A ，B 两点相位差为π3，则此路径的光程为（ A ）（A ）λ.51； （B ）λn .51 ； （C ）λ3； （Ｄ）n λ5.1。
11-28 在杨氏双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距增大，可以采取的办法是（ B ）（A ）使屏靠近双缝 ； （B ）使两缝间距变小 ；（C ）改用波长较小的单色光源 ； （D ）将整个装置放在水中进行。
11-29 在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（ D ）（A ）屏幕移近双缝，干涉条纹变稀疏； （B ）两缝间距变小，干涉条纹变密；（C ） 波长越大，干涉条纹越密； （D ）当光源S 向下平移时干涉条纹应向上移动。
11-30 双缝间距为0.5mm,用一波长为700nm 的单色光垂直照射,在缝后100cm 处的屏上,测得干涉条纹的间距为( D)(A) 1.00mm; (B) 0.1mm; (C) 14mm; (D)1.4mm.11-31为了使空气中波长为λ的黄绿光最大限度进入照相机镜头，在镜头上涂有折射率为1n 的氟化镁，照相机镜头由折射率为2n 的玻璃制成（21n n <），则氟化镁的最小厚度为（ C ）（A ）4λ； （B ）24n λ； （C ）14n λ ； （D ） 22n λ。
11-32 单色光从空气射入水中,下面哪种说法是正确的( C )(A) 波长变短,光速不变 . (B) 波长不变,频率变大.(C) 频率不变,光速变小. (D) 波长不变,频率不变.11-33平面单色光垂直入射于单缝上,观察到屏上P 点处为第二级喑纹,则单缝处波面相应地可划分为几个半波带 ( D )(A)5个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个 11-34 两偏振片堆叠在一起,一自然光重直入射其上,没有光线通过.当其中一偏振片慢慢转过1800时,透射光强发生变化为( B )(A) 光强单调地增加. (B)光强先增加,后又减少到零 .(C)光强先增加,后又减少,再增加. (D)光强先增加,后减少,再增加,再减少到零.11-35光线从折射率为n 2的介质入射到折射率为n 1的介质的界面上,则计算布儒斯特角i 0的公式是 ( D ) (A) 201sin n n i = (B) 102sin i n n = (C)201tan i n n = (D) 102tan i n n = 11-36 两平面玻璃板A,B 构成一空气劈尖,一平面单色光垂直入射到劈尖上,当A 板与B 板的夹角增大时,干涉图样将发生什么变化 ( C )(A)干涉条纹间距增大,并向棱边方向移动.(B)干涉条纹间距减小,并背离棱边方向移动.(C)干涉条纹间距减小,并向棱边方向移动.(D)干涉条纹间距增大,并背离棱边方向移动.11-37 自然光以60°的入射角照射到两介质交界面时反射光为完全线偏振光，则折射光为(C )(A) 完全线偏振光，且折射角是30°；(B) 部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角；(C) 部分偏振光且折射角是30°；(D) 部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时，折射角是30°。
11-38 在单缝夫浪和费衍射实验中,若减小缝宽度,其它条件不变.则中央明纹 （ B ）(A)宽度变小 . (B)宽度变大.(C)宽度不变,且中心强度也不变. (D)宽度不变,但中心强度也变小.11-39在讨沦单缝衍射时有式 bsin θ=λk ± k= 1,2,3, (1)在讨沦光栅衍射时有式 ,(b+b ’) sin θ=λk ± k= 0，1,2,3, (2)此两式中( B )(A) 式(1)是单缝衍射的明纹条件;式(2)是光栅衍射的明纹条件.(B) 式(1)是单缝衍射的暗纹条件,式(2)是光栅衍射的明纹条件.(C) 式(1)是单缝衍射的明纹条件,式(2)是光栅衍射的暗纹条件.(D) 式(1)是单缝衍射的暗纹条件,式(2)是光栅衍射的暗纹条件.11-40在双缝干涉实验中,用单色自然光入射,在屏上形成干涉条纹，若在双缝后加一厚度可忽略的偏振片,则( D )(A)干涉条纹的间距不变,条纹的亮度不变(B)干涉条纹的间距改变,条纹的亮度减弱.(C)干涉条纹的间距改变,条纹的亮度不变(D)干涉条纹的间距不变,条纹的亮度减弱.11-41在单缝衍射实验中，缝宽mm a 2.0=，透镜焦距m f 4.0=，入射光波长为500nm ，则在距离中央亮纹中心位置2mm 处是亮纹还是暗纹；从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带（ D ）(A) 亮纹，3个半波带； (B) 亮纹，4个半波带；(C) 暗纹，3个半波带； (D) 暗纹，4个半波带。
11-42关于布鲁斯特定律下列说法正确的是（ D ）(A) 当入射角为起偏角时，折射光线为线偏振光，振动方向平行于入射面；(B) 当入射角为起偏角时，折射光线为线偏振光，振动方向垂直于入射面 ；(C) 当入射角为起偏角时，反射光线为线偏振光，振动方向平行于入射面；(D) 当入射角为起偏角时，反射光线为线偏振光，振动方向垂直于入射面。
11-43 折射率为n 的薄膜放在空气中，波长为λ的光垂直入射到薄膜上，要使透射光得到加强，则薄膜的最小厚度为 ( D )（A ）4λ； （B ）n 4λ； （C ）2λ； （D ） n2λ。
11-44 波长为500nm 的单色光垂直入射到宽为0.25mm 的单缝上，单缝后面放置一凸透镜 ，凸透镜的焦平面上放置一光屏，用以观测衍射条纹 ，今测得中央明条纹一侧第三个暗条纹与另一侧第三个暗条纹之间的距离为 12mm ，则凸透镜的焦距 f 为( B )(A) 2m ； (B) 1m ； (C) 0.5m ； (D) 0.2m 。