大学物理-波动光学知识点总结
波动光学总结
λ
沿x轴正向传播的波函数的多种表达形式： 轴正向传播的波函数的多种表达形式： x x − x0 ) +ϕ0 y(x , t) = Acos[ω(t(−− ) +ϕ0 ] ] y(x , = Acos[ω t λ u u u = =νλ t xt x0 x − T (x,t t) A Acos[2 − ϕ0 ] y(x, ) == cos[2π( π ( −) +) +ϕ0 ] y T T λ λ 2π x − x0 ω= x y(x,t) = Acos[2π(νt − ) +ϕ0 ] T y(x, t) = Acos[2π ( λ − ) +ϕ0 ] νt 2π λ 2π ω y(x, t) = Acos[ωtt− 2π(x − x0 )) ϕ0 ] + y(x, t) = Acos(ω − λ x +ϕ0 = k= λ λ u
分波阵面法： 分波阵面法：杨氏双缝干涉 薄膜干涉 分振幅法： 分振幅法： 等厚干涉 等倾干涉
实质： 4、研究方法 实质：波动的叠加原理 加强和减弱的条件: 加强和减弱的条件: A = A + A2 加强 1 相位: 相位: 光程 = nr 光程差： 光程差： 光程差: 光程差:
{
∆ϕ = ±2kπ
2E0 A= k
x = Acos(ωt +ϕ)
v = −ωAsin(ωt +ϕ0 )
T = 2π /ω
v =1 T
T
振 子
单 摆
k m
ω=
3、相位 (ωt +ϕ0 )
g ω= l
振动曲线—— x − t图 （三） 振动曲线
x
x = Acosωt
x = A cos(ωt + ϕ )
大学物理波动光学小结(z)
5、波晶片
当光线垂直入射到光轴与表面平行的双
折射晶体时，o光与e光在传播方向上不
分开，但在相位上分开。若光线穿过晶
体的厚度为d，则o光和 e光的相位差为
o e
2
( n0 ne )d
四 自然光 分 之 圆偏振光 一 线偏振光 波 片 部分 部 分 偏 振 四 偏振光 分 光 之 椭圆偏振光 一 线偏振光 波 片
ab 3 a
[ B ]
6.两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入 射其上时没有光线透过。当其中一偏振片慢 慢转动180 时透射光强度发生的变化为: （A）光强单调增加； （B）光强先增加，后有减小至零； （C）光强先增加，后减小，再增加； （D）光强先增加，然后减小，再增加再 减小至零。
P1
[ B ]
(2)屏幕上条纹间距 中央明条纹的角宽度 中央明条纹的线宽度 相邻条纹中心间距
( k 1,2,) 暗纹 ( k 1,2,) 明纹 中央明纹
2 2 a x 2 f a x k 1 x k f a
4、 单缝衍射的光强分布(矢量叠加）
sin I Io
[ B ]
8.一束自然光自空气射向 一块平板玻璃(如图)，设入 射角等于布儒斯特角i0，则 在界面 1、2 的反射光
i0
1 2
（A）光强为零； （B）是完全偏振光且光矢量的振动方向 垂直于入射面； （C）是完全偏振光且光矢量的振动方向 平行于入射面； [ B ] （D）是部分偏振光。
9.一束光是自然光和线偏振光的混合光， 让它们垂直通过一偏振片，若以此入射光 束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大 值是最小值的 5 倍，那么入射光束中自然 光与线偏振光的光强比值为： I1为I自 (A) 1/2 ; (B) 1/5; I 2为I 线 (C) 1/3; (D) 2/3.
大学物理波动光学总结资料
大学物理波动光学总结资料波动光学是指研究光的波动性质及与物质相互作用的学科。
在大学物理中，波动光学通常包括光的干涉、衍射、偏振、散射、吸收等内容。
以下是波动光学的一些基本概念和应用。
一、光的波动性质1.光的电磁波理论。
光是由电磁场传输的波动，在时空上呈现出周期性的变化。
光波在真空中传播速度等于光速而在介质中会有所改变。
根据电场和磁场的变化，光波可以分为不同的偏振状态。
2.光的波长和频率。
光波的波长和频率与它的能量密切相关。
波长越长，频率越低，能量越低；反之亦然。
3.光的能量和强度。
光的能量和强度与波长、频率、振幅有关。
能量密度是指单位体积内的能量，光的强度则是表征单位面积内能量流的强度。
二、光的干涉1.干涉的定义。
干涉是指两个或多个光波向同一方向传播时，相遇后相互作用所产生的现象。
2.杨氏双缝干涉实验。
当一束单色光垂直地照到两个很窄的平行缝口上时，在屏幕上会出现一系列互相平衡、互相补偿的亮和暗的条纹，这种现象就叫做杨氏双缝干涉。
3.干涉条纹的间距。
干涉条纹的间距与光波的波长、发生干涉的光程差等因素有关。
4.布拉格衍射。
布拉格衍射是一种基于干涉理论的衍射现象，用于分析材料的晶体结构。
三、光的衍射1.衍射的定义。
衍射是指光波遇到障碍物时出现波动现象，其表现形式是波动向四周传播并在背面出现干涉现象。
2.夫琅和费衍射。
夫琅和费衍射是指光波通过一个很窄的入口向一个屏幕上的孔洞传播时，从屏幕背面所观察到的特征。
孔洞的大小和形状会影响到衍射现象的质量。
3.斯特拉斯衍射。
斯特拉斯衍射是指透过一个透镜后，将光线聚焦到一个小孔上，然后在背面观察到的光的分布情况。
4.阿贝原则与分束学。
阿贝原则是指光学成像的基本原理，根据这个原理，任意一个物体都可以被看作一个点光源阵列。
分束学是将任意一个物体看作一个点光源阵列，在分别聚焦到像平面后重新合成图像。
四、光的偏振1.偏振的定义。
偏振是指光波的电场振动在一个平面内进行的波动现象。
波动光学的知识点总结
波动光学的知识点总结波动光学的研究内容主要包括以下几个方面：1. 光的波动性质光是一种电磁波，它具有波长和频率，具有幅度和相位的概念。
光的波长和频率决定了光的颜色和能量，波长短的光具有较高的能量，频率高的光具有较大的能量。
光的波动性质使得光能够在空间中传播，并且能够在介质中发生折射、反射等现象。
2. 光的干涉干涉是光波相遇时互相干涉的现象。
干涉是波动光学中一种重要的现象，它包括两种类型：相干干涉和非相干干涉。
相干干涉是指来自同一光源的两条光线之间的干涉，而非相干干涉是指来自不同光源的两条光线之间的干涉。
在干涉实验中，通常会通过双缝干涉、薄膜干涉等实验来观察干涉现象。
3. 光的衍射衍射是光波通过狭缝或者物体边缘时发生偏离直线传播的现象。
光的衍射是波动光学中的重要现象，它可以解释光通过小孔成像、光的散斑等现象。
在衍射实验中，通过单缝衍射、双缝衍射、菲涅尔衍射等实验可以观察衍射现象。
4. 光的偏振偏振是光波中振动方向的特性，偏振光是指光波中只沿特定振动方向传播的光波。
光的偏振是光波的重要特征之一，它可以通过偏振片、偏振器等光学元件来实现。
在偏振实验中，可以通过偏振片的转动、双折射现象等来观察偏振现象。
5. 光的成像成像是光学系统中的一个重要问题，它涉及到光的传播规律和光的反射、折射等现象。
通过成像实验，可以研究光的成像规律、成像质量和成像系统的性能等问题。
光的成像是波动光学中的一个重要研究方向，它主要包括光的成像原理、成像系统的构造和成像参数的计算等内容。
综上所述，波动光学是物理学中一个重要的分支，它研究光的波动性质和光的传播规律。
波动光学的研究内容包括光的波动性质、光的干涉、衍射、偏振和光的成像等内容。
通过波动光学的研究，可以深入了解光的波动性质和光的传播规律，为光学系统的设计与应用提供理论基础。
大学物理波动光学知识点总结
大学物理波动光学知识点总结1．惠更斯-菲涅耳原理：波面上各点都看作是子波波源，它们发出的子波在空间相遇时，其强度分布是子波相干叠加的结果。
2． 光波的叠加 两相干光在空间一点P 相遇，P 点的光强为：相干叠加12I I I ϕ=++∆ 非相干叠加 12I I I =+ 3．光的干涉 （1）光程：i i iln r =∑ （i r 指光在真空中传播的距离，i n 指介质的折射率）.（2）光干涉的一般条件： （3）杨氏双缝干涉: 光程差明暗条纹距屏幕中心的位置分布为：相邻的两条明纹（或暗纹）间距（4）薄膜干涉：等倾干涉 a. 光程差b.干涉条件等厚干涉 a. 劈尖干涉： 光程差（垂直入射）亮纹厚度 暗纹厚度b. 牛顿环 明环 暗环01 2... k r k ==，，，（5）迈克尔逊干涉仪 4．光的衍射1k k D x x x dλ+∆=-=2,1,2,4e kk nλ==⋅⋅⋅22ne λδ=+22λδ+≈ne (21),0,1,2,4e k k nλ=+=⋅⋅⋅Dxd d d r r n ⋅=≈≈-=θθδtg sin )(12122d d d N λ∆=-=⋅2,1,2,2()(21),0,1,2,2k k i k k λδλ⎧=⋅⋅⋅⎪⎪=⎨⎪+=⋅⋅⋅⎪⎩ 明纹暗纹⋅,0,1,2....() 21, 0,1,2....2k Dk k d x D k k d λλ⎧±=⎪⎪=⎨⎪±+=⎪⎩明纹（）(暗纹)1 2 3,... k r k =，，2211220,1,2,212k n r n r k k λδλ⎧±⎪⎪=-==⋅⋅⋅⎨⎪±+⎪⎩ （干涉加强）（） （干涉削弱）（1）单缝夫琅和费衍射: 暗纹 明纹 中央明纹光强 （2）圆孔夫琅和费衍射: 第一暗环所对的衍射角（最小分辨角）：分辨本领：（3）光栅衍射: 垂直入射 干涉明纹位置主极大 衍射暗纹位置缺级 光强斜入射布拉格公式 加强5．光的偏振 偏振光：线偏振光，部分偏振光，圆偏振光和椭圆偏振光，偏振光的获得马吕斯定律 ； 布鲁斯特 6． 晶体的双折射 双折射现象…，3,2,1sin =±=k k a λθ…，3,2,1 2)1 2(sin ='+'±=k k a λθ0sin =θ a 2sin sin 0sin a I I aπθλπθλ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭,2,1,0sin =±=k k d ，λθ,3,2,1 sin =''±='k k a ，λθk k a d '= '=k ad k ，'=θθλθk i d ±=±)sin (sin 1=sin 1.22Dλδθθ≈11.22DR δθλ≡=2cos 0I I α=2tg 0211n i n n ==2sin , 1 2 3 d Φk k λ⋅==，，220sin sin sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=ββααN I I p 单。
波动与光学知识点总结及讲解
波动与光学知识点总结及讲解光学是物理学的一个重要分支，主要研究光的传播、反射、折射和干涉等现象。
而光的传播和现象背后蕴含着许多波动性质，本文将对波动和光学的相关知识点进行总结和讲解。
一、波动性质的基本概念1. 波与粒子：波动可以看作是在空间中传播的能量传递方式，而粒子是物质的基本单位。
波动和粒子性质的研究互为补充，比如光既有粒子性质（光子），也具有波动性质（电磁波）。
2. 波的特征：波的特征包括波长、频率和振幅。
波长指的是相邻两个波峰或波谷之间的距离，用λ表示，单位为米（m）；频率指的是单位时间内波的周期数，用ν表示，单位为赫兹（Hz）；振幅是波的最大偏离值，用A表示。
二、波的分类1. 机械波：机械波是需要介质来传播的，比如水波、声波等。
机械波可分为横波和纵波两种类型，横波的振动方向垂直于波的传播方向，纵波的振动方向平行于波的传播方向。
2. 电磁波：电磁波是在真空中也能传播的波动，是通过电场和磁场相互耦合传播的。
电磁波包括射线、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等，其中可见光是人眼能够感知的电磁波。
三、光的传播与反射1. 光的传播：光在真空中传播的速度是恒定的，约为3×10^8米/秒，用c表示。
当光通过介质时，速度会减小，这是因为光与介质中的原子或分子相互作用引起的。
2. 光的反射：光在与界面发生反射时，根据入射角和反射角之间的关系可分为镜面反射和漫反射。
镜面反射指的是光束以相同的角度与界面反射回来，形成明亮的反射光；而漫反射指的是光束以多个不同的角度反射，形成均匀、散射的光。
四、光的折射与全反射1. 光的折射：当光从一种介质传播到另一种介质时，由于光速改变，会发生折射现象。
根据斯涅尔定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间有一定关系。
2. 全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于一个临界角时，发生全反射现象。
全反射只会发生在折射率较大的介质射向折射率较小的介质中，并且入射角超过临界角一定范围。
波动和光学总结知识点
波动和光学总结知识点一、波动1. 波动的基本概念波动是一种物理现象，指的是由能量传递而产生的振动。
波动可以是机械波，即需要介质来传播的波动，也可以是电磁波，即不需要介质来传播的波动。
波动有许多重要特性，包括频率、周期、波长、速度等，这些特性决定了波动的行为和传播方式。
2. 波动的类型根据波动的传播方式和性质，可以将波动分为不同类型。
常见的波动类型包括机械波、电磁波、声波等。
这些波动的特性和表现形式各有不同，但都遵循波动的基本原理和规律。
3. 波动的原理波动的传播和行为是由一些基本原理和规律所决定的。
波动的原理包括赫兹波动原理、波阵面原理、叠加原理、干涉和衍射等。
这些原理揭示了波动的传播方式和特性，对于理解和应用波动具有重要意义。
4. 波动的应用波动在许多领域都有重要应用，包括声学、光学、通信、地震学等。
波动的传播和控制是许多技术和设备的基础，例如声波传感器、激光器、雷达等。
波动的应用不仅促进了技术的发展，也为人类生活带来了诸多便利和进步。
二、光学1. 光学的基本概念光学是研究光的传播和行为的科学，它涉及到光的产生、传播、干涉、衍射、折射、反射等现象。
光学是物理学中的重要分支，对于理解光的性质和应用具有重要意义。
光学的研究范围包括几何光学、物理光学、光学仪器等领域。
2. 光的性质光是一种电磁波，具有波动和粒子双重性质。
光的波动性质表现在它的频率、波长、速度等方面，而光的粒子性质表现在它可以被看作光子，具有能量和动量。
3. 光的传播光是以电磁波的形式传播的，可以在真空中和介质中传播。
在不同介质中，光的传播速度和方向会发生改变，这是由光的折射和反射现象所决定的。
4. 光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光学中重要的现象，它们表现了光的波动性质。
干涉是指两个或多个光波相遇时产生的明暗条纹的现象，衍射是指光通过狭缝或物体边缘时发生的波动现象。
这些现象为光学仪器的设计和应用提供了重要依据。
5. 光的应用光学在许多领域都有重要的应用，包括激光技术、光学仪器、光通信等。
大学物理-第十四章-波动光学
一部分反射回原介质即光线a1， 另一部分折入另一介质，其中一 部分又在Ｃ点反射到Ｂ点然后又 折回原介质，即光线a2。因a1,a2是
从同一光线S1Ａ分出的两束，故
满足相干条件。
S
S1
a
a1
iD
e
A
B
C
a2
n1
n2
n1
31
2 薄膜干涉的光程差
n2 n1
CDAD
sin i n2
跃迁 基态
自发辐射
原子能级及发光跃迁
E h
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.
10
3.相干光的获得：
①原则：将同一光源同一点发出的光波列，即某个原子某次 发出的光波列分成两束，使其经历不同的路程之后相遇叠加。
S2
r2
P
20
为计算方便，引入光程和光程差的概念。
2、光程
光在真空中的速度 光在介质中的速度
c 1 00
u 1
u1 cn
介质的 折射率
真空
u n c
介质中的波长
n
n
n n
21
介质中的波长
n
n
s1 *
r1
P
波程差 r r2 r1
k 0,1,2,
x
d
'
d
(2k
1)
k 0,1,2,
暗纹
d
2
k=0,谓之中央明纹，其它各级明（暗）纹相对0点对称分布
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x k f
a
k = 1,2,...
条纹宽度
x D
nd
e
2n
l 2n
2 f
l0 a
l0 2l
其他公式：
1、迈克尔逊干涉仪： d N 2d
2
N
' 2(n 1)t N
2 、光学仪器最小分辨角和分辨本领：
min
1.22 D
3、斜入射时，光栅方程：
1
D
R
min 1.22
(a b)(sin sin ) k k 0,1,2,
4、X射线的衍射： 2d sin k k 1,2,3,
一、填空题：
1、在双缝干涉实验中，所用光的波长 5.461104 mm，双缝与
屏的距离为D = 300mm；双缝间距d = 0.134mm, 则中央明纹两
侧的两个第三级明纹之间的距离为___________。7.34 mm
xk
D nd
k
x
2
4n
3、平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下表面反射的两束光
发生干涉，若薄膜厚度为 e，且 n1< n2 > n3， 1 为入射光在
折射率为n1的媒质的波长，则两束光在相遇点的相位差为：
A) 2n2e n11
B) 4n1e n21
n1
n2 e
C ) 4n2e n11
D) 4n2e n11
2
劈尖干涉
重
要
明纹
x D k
nd
k = 0,1,2,...
e 2k 1
4n
k = 1,2,...
公
式
暗纹
x D (2k 1)
nd
2
k = 0,1,2,...
e k
2n
k = 0,1,2,...
牛顿环
(2k 1)R
rk
2n
kR
rk
n
单缝衍射
x (2k 1) f
2a
k = 1,2,...
出现的最大光强是
。
I A2 (2A0 )2 4A02 4I0
4I0
4、迈克耳逊干涉仪的可动反射镜M移动了0.620mm的过程，
观察到条纹移动了2300条，则所用光的波长为 5391 埃。
d N 2d
2
N
5 、在单缝的夫琅和费衍射实验中，屏上第五级暗纹对应于单
缝处波面可划分为 10 个半波带，若将缝宽缩小一半，
原来的第三级暗纹将是 明 纹.
a sin 2k n 2k 10
2a sin
2
3
a sin
3
2
6、有两个同相的相干点光源 S1 和 S2 ，发出波长为 λ 的光。A 是它们连线的中垂线上的一点。若 在S1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 =__________。若已知 λ = 5000Å，n = 1.5，A 点恰为
n2 n1
n21
i0 r0 / 2
双折射现象
O光、e 光
杨氏双缝干涉
光
分波振面法
菲涅耳双镜
n(r2
r1 )
nd D
x
的 干
洛埃德镜
涉 （ 相 干
k
(2k
1)
2
明 暗
i
n1 a
n2 e
n1
光
123
源
等倾干涉
）
分振幅法 薄膜干涉
等厚干涉
2e
n22
n12
sin2
i
2
在光垂直入射的情况下
N 1 ab
8、在单缝的夫琅和费衍射示意图中所画的各条正入射光线间距
相等，那么光线1 和 3 在屏上P点相遇时的相位差为 2 ，
P点应为 暗 点。
2 4
2
13 P点为暗点
1 3
5
2 4
2
P
13
2
2
f
9、在光学各向异性的晶体内部有一确定的方向，沿这一方向
寻常光O光和非常光e 光的 速度 相等，该方向称为晶体的
Ａ） 向上平移动 Ｂ） 向上平移动
Ｃ） 不动
Ｄ） 条纹间距变大
6、在单缝的夫琅和费衍射实验中，若减小缝宽，其他条件不
大学物理
知识点总结
（波动光学）
波动光学小结
波动光学
光的干涉
光的衍射
光程差与相位差
2
n2r2 n1r1
干涉条纹明暗条件
k (2k 1)
2
明 暗
最大光程差
a sin
衍射条纹 明暗条件
(2k
k 1)
2
暗 明
光的偏振
马吕斯定律
I2 I1 cos 2
布儒斯特定律
tgi0
A）数目减少，间距变大。
B）数目不变，间距变小。
C）数目增加，间距变小。
D）数目减少，间距不变。
L
2、一束波长为 的单色光由空气入射到折射率为 n 的透明介
质上，要使反射光得到干涉加强，则膜的最小厚度为：
A) / 4
1 23
en
B) /(4n) C) / 2 D) /(2n)
2ne k k 0, e
第四级明纹中心，则 e = ________ Å 。
S1 •
e
n
2 (n 1)e
A
e 40000 A
S2 •
7、用波长为5000Å的平行单色光垂直照射在一透射光栅上，在
分光计上测得第一级光谱线的衍射角为 30。则该光栅
每一毫米上有_____1_0_0_0_____条刻痕。
(a b)sin k
2
n3
(2n2e 2 )
4、在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的 透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个 波长λ，则薄膜厚度为：
A) / 2 B) / 2n
C) / n D) / 2(n 1)
e
n
2ne 2e 2(n 1)e
5、在单缝的夫琅和费衍射实验中，把单缝垂直透镜光轴稍微 向上平移时,屏上的衍射图样将
2en2
2
R
e r
单缝衍射： a sin
半波带法
光
的 衍
圆孔衍射：爱里斑的半角宽度： 1.22
射
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
k a b k' a
最高级次满足：
ab
kmax
类别 杨氏双缝
x3
x3
D nd
6
2、用波长为的单色光垂直照射折射率为 n2 的劈尖膜。图中各
部分的折射率的关系是 n1<n2<n3。观察反射光的干涉条纹，
从劈尖顶向右数第 5 条暗条纹中心所对应的厚度e = __9___ 。
2n2e
k
(2k
1)
2
亮 暗
k4
2n2e9 2Fra biblioteke 9
4n2
4n2
n1 n2
n3
3、光强均为Ｉ０的两束相干光发生干涉时在相遇的区域可能
光轴，只有一个光轴方向的晶体称为 单轴 晶体。
10、一自然光通过两个偏振片，若两片的偏振化方向间夹角
由A转到B，则转前和转后透射光强之比为 cos2 A 。 cos2 B
二、选择题：
1、两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为 L ， 夹在两块平晶的中间，形成空气劈尖，当单色光垂直入
射时，产生等厚干涉条纹，如果滚柱之间的距离 L 变小， 则在 L 范围内干涉条纹的