光的干涉 衍射 偏振本章优化总结
大学物理光学总结(二)2024
大学物理光学总结（二）引言概述：光学是物理学中一个重要的分支，研究光的传播、成像以及光与物质的相互作用等问题。
本文将从五个重要的大点出发，对大学物理光学的相关内容进行总结与分析，为读者提供一个快速了解光学的途径。
正文：1. 光的干涉和衍射1.1 光的干涉现象1.1.1 杨氏实验1.1.2 干涉条纹的产生原理1.1.3 干涉的条件和分类1.2 光的衍射现象1.2.1 菲涅尔衍射和菲涅耳衍射公式1.2.2 高斯衍射公式1.2.3 衍射的条件和分类2. 光的偏振与散射2.1 光的偏振现象2.1.1 偏振光的产生与检测2.1.2 光的偏振态和偏振光的超精细结构2.1.3 光的偏振与光的传播方向2.2 光的散射现象2.2.1 雷利散射和米氏散射2.2.2 瑞利散射公式和米氏散射公式2.2.3 光的散射与物质的介电性质3. 光的色散与光的成像3.1 光的色散现象3.1.1 光的折射定律3.1.2 不同介质中的光速和折射率3.1.3 瑞利公式和阿贝尔公式3.2 光的成像现象3.2.1 薄透镜成像的基本原理3.2.2 薄透镜成像的光学公式3.2.3 光的几何光学成像和实际成像的区别4. 光的波动和相干性4.1 光的波动现象4.1.1 光的起源和光的波动理论4.1.2 光的波动性质和波动光的衍射4.1.3 光的波动与光的电磁理论4.2 光的相干性现象4.2.1 相干的条件与相干光的特点4.2.2 干涉仪器与相干的应用4.2.3 光的相干性与光的相长相消干涉5. 光的光学仪器与光的应用5.1 光谱仪及其应用5.1.1 分光器的原理和结构5.1.2 分光光度计和光谱仪的构成5.1.3 火焰光谱法和原子吸收光谱法5.2 光的干涉仪器与应用5.2.1 迈克尔逊干涉仪和弗洛姆干涉仪5.2.2 干涉仪的干涉条纹和精密测量的应用5.2.3 波段干涉仪和干涉滤波器的原理与应用总结：本文从干涉和衍射、偏振与散射、色散与成像、波动与相干性以及光学仪器与应用等五个大点，对大学物理光学的相关知识进行了概要总结。
光的偏振与衍射知识点总结
光的偏振与衍射知识点总结光的偏振和衍射是光学中的重要概念和现象，它们在许多领域中都有广泛的应用。
本文将对光的偏振和衍射的知识点进行总结和解析，帮助读者更好地理解和掌握这些内容。
一、光的偏振光的偏振是指光波振动方向的特性。
在自然光中，光波的振动方向是各向同性的，即在任意方向上都有振动。
而经过某些介质的作用后，光可以变成具有特定振动方向的偏振光。
光的偏振可以通过偏振镜或偏振片实现。
在偏振光中，光波的电场振动方向垂直于光传播的方向。
常见的偏振光有线偏振光和圆偏振光。
线偏振光的电场振动方向只在一个平面上，圆偏振光的电场振动方向则以圆轨迹旋转。
光的偏振在许多领域中都有应用，如光通信、偏振显微镜、液晶显示等。
它可以提供更好的光学性能和更高的图像分辨率。
二、光的衍射光的衍射是指光波通过障碍物或孔径后产生的干涉现象。
当光波通过孔径时，会发生弯曲和弯折，使得光波以某种方式传播并形成干涉图案。
光的衍射是光的波动性质的重要体现。
根据衍射的不同形态，可以将其分为菲涅尔衍射和弗朗宁衍射。
菲涅尔衍射是指光波通过不同孔径大小的圆形孔产生的衍射现象；弗朗宁衍射是指通过狭缝产生的衍射现象。
此外，光的衍射还包括单缝衍射、双缝衍射和衍射光栅等形式。
光的衍射在光学中有广泛的应用。
例如，通过光的衍射可以分析光波的频谱成分，用于光谱分析和光学检测。
此外，利用衍射现象还可以实现激光的调制与控制，应用于激光工程和光通信等领域。
三、偏振与衍射的关系光的偏振和衍射之间存在密切的关系。
当偏振光通过衍射物体时，衍射现象会影响光的偏振性质。
例如，当线偏振光通过狭缝时，由于衍射的作用，光的振动方向会发生变化。
这种现象又称为Huygens-Fresnel原理。
此外，还可以利用偏振光的偏振特性来控制光的衍射。
通过选择不同方向的偏振光，可以实现对衍射图案的调制和改变。
这一技术在激光显示、光存储等领域具有重要应用价值。
总结：光的偏振和衍射是光学中的重要知识点。
光的偏振是指光波振动方向的特性，可以通过偏振片实现。
光的干涉和衍射的应用知识点总结
光的干涉和衍射的应用知识点总结光的干涉和衍射是光学中的重要现象，广泛应用于科学研究和实际生活中的各个领域。
本文将对光的干涉和衍射的基本知识点进行总结，并介绍它们在不同领域的应用。
一、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相互叠加时产生的干涉现象。
干涉有两种类型：构成干涉的光波可以是来自不同光源的相干光，也可以是来自同一光源的相干光。
干涉的结果通常表现为明暗相间的干涉条纹。
1. 干涉的条件：光的干涉需要满足相干性和叠加原理两个条件。
相干性是指光波的相位关系保持稳定，以使叠加时产生干涉现象；叠加原理是指两个或多个光波在空间中叠加时，相位和振幅的叠加。
2. 结果解释：光的干涉结果可以通过相长干涉和相消干涉来解释。
相长干涉发生在两束光波的相位差为整数倍波长时，叠加结果增强，形成亮条纹；相消干涉发生在两束光波的相位差为半整数倍波长时，叠加结果减弱或抵消，形成暗条纹。
3. 干涉的类型：根据光波的传播方向和干涉装置的不同，干涉可分为菲涅尔干涉、杨氏双缝干涉、牛顿环干涉等多种类型。
二、光的衍射光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过小孔时发生弯曲和扩散的现象。
与干涉不同，衍射只需要一束光波即可产生。
1. 衍射的条件：发生衍射需要满足波的传播和障碍物上的不连续性两个条件。
光波具有波动性质，当光波与障碍物边缘相遇时，波的传播方向发生弯曲和扩散，并形成衍射。
2. 衍射的特点：衍射的特点包括衍射现象的波波相干性和衍射图样的形状。
衍射图样通常是在光屏上形成的一系列暗纹和亮纹，具有特定的分布规律。
三、光的干涉和衍射的应用1. 显微镜和望远镜：显微镜和望远镜利用光的干涉原理增强了物体细节的观察能力。
干涉显微镜通过将样品与参考光波相干叠加，提高了显微观察的分辨率；望远镜使用干涉镜片形成干涉环，增强了天体观测的清晰度。
2. 激光：激光是光的干涉和衍射的重要应用之一。
激光的产生和放大是通过光的干涉和衍射效应控制的。
激光具有高强度、高单色性和高直行性的特点，在通信、材料加工、医学等领域有广泛应用。
光学中的光的衍射与光的偏振知识点总结
光学中的光的衍射与光的偏振知识点总结光学作为物理学的一个重要分支，研究的是光的本质和光的行为。
其中，光的衍射和光的偏振是光学领域中的两个重要概念。
本文将对光的衍射和光的偏振进行知识点总结。
一、光的衍射光的衍射是指当光通过一个孔径或者是通过物体的边缘时，光波会发生弯曲并产生扩散现象。
光的衍射现象是由于光波的波动性质而产生的。
1. 衍射的基本原理衍射的基本原理是光波的干涉原理。
当光波通过一个孔径或者物体边缘时，波前会因为波的传播而扩散，扩散的过程中会与自身的其他波前相互干涉，形成干涉图样。
2. 衍射的特点- 衍射是波动现象，不仅仅限于光波，在声波、水波等波动现象中同样存在衍射现象。
- 衍射是光通过小孔、边缘等物体时产生的，但并不是所有光通过小孔或边缘都会发生衍射，必须满足一定的条件。
- 衍射现象的特点是光波的传播方向会发生改变，形成扩散的波前。
3. 衍射的应用- 衍射方法可以测量光的波长，例如夫琅禾费衍射。
- 借助衍射现象可以实现光的分光，例如菲涅尔衍射。
- 衍射也广泛应用于光学仪器的设计，可用于消除光学系统的像差。
二、光的偏振光的偏振是指光波中的电磁场矢量在传播过程中只在振动方向上具有确定性。
在光学中，光的偏振是指光波中电场振动方向的特性。
1. 光的偏振方式根据光波中电场振动方向的变化，可以将偏振分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振三种主要方式。
- 线偏振：电场振动方向保持不变的偏振方式。
- 圆偏振：电场振动方向绕光传播方向旋转的偏振方式。
- 椭圆偏振：电场振动方向沿椭圆轨迹变化的偏振方式。
2. 偏振的产生机制偏振的产生可以通过偏振片、反射、折射和散射等方式实现。
其中，偏振片是最常见的用以产生线偏振光的方法。
3. 偏振的应用- 偏振在光学成像领域有广泛应用，例如显微镜中的偏振光显微镜，可用于观察和分析有光学各向异性的样品。
- 通过偏振可以实现光的消光、偏振衍射等实验现象，进一步研究光的特性和物质的性质。
总结：光学中的光的衍射和光的偏振是两个重要的知识点。
高中物理第5章光的干涉衍射偏振本章优化总结鲁科34鲁科高二34物理
本章优化总结
12/9/2021
第一页，共十六页。
12/9/2021
第二页，共十六页。
对光的干涉、衍射的理解 1.两者的产生条件不同：产生干涉的条件是两列光波频率相同， 振动方向相同，相位差恒定；产生明显衍射现象的条件是障碍 物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小. 2.图样特点不同：单色光双缝干涉产生的是等间距、明暗相间 且亮度基本相同的条纹；单缝衍射产生的是中央最宽、最亮， 其他窄且暗的明暗相间条纹，并且各相邻条纹间距不等. 3.波长对条纹间距的影响：无论是双缝干涉还是单缝衍射，所 形成的条纹间距和宽度都随波长增加而增大，对于双缝干涉， 相邻明纹或暗纹间距为 Δy＝dl λ. 4.两12者/9/20成21 因相同，都是波特有的现象，属于波的叠加.
12/9/2021
第五页，共十六页。
用双缝干涉测量光的波长 1.光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当 于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明 暗相间的干涉条纹.如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹. 2.若双缝到屏的距离用 l 表示，双缝间的距离用 d 表示，相邻 两条亮纹间的距离用 Δy 表示，则入射光的波长为 λ＝dΔl y.实验 中 d 是已知的，测出 l、Δy 即可测出光的波长 λ.
12/9/2021
第六页，共十六页。
3.注意事项 （1）调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出 的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮； （2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光 筒的轴线上； （3）调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心， 记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对齐 另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数.两次读数之差就表示 这两条条纹间的距离；
第十一章 光的干涉 衍射和偏振
—攀枝花学院数理教学部制作
返回首页
11.2.1-光的干涉（8）
例2、杨氏双缝实验中，P为屏上第五级亮纹所在位置。现将 一 玻璃片插入光源 P1发出的光束途中，则P点变为中央
亮条纹的位置，求玻璃片的厚度。
已知: 解
0.6m
玻璃
n 1.5
S1 S2
没插玻璃片之前二光束的光程差为
r1
r2
P
(3)如改用波长为500nm的单色光做实验，求相邻两明条纹 之间的距离。
解：(1)根据杨氏双缝干涉实验中明纹的位臵公式，代人k=2， D=1.0m，d=0.20mm，x=6.0mm，有
D x 0.20 103 6.0 103 m 6.0 107 m 600nm k .D 2 1.0
x
s1 s2
条纹移动 N = 4
( e , n)
0
N
N e n1
4 n1
4000 nm
—攀枝花学院数理教学部制作
返回首页
11.2.1-光的干涉（10）
如图，在这两束光线叠加 区域（图中阴影部分）中 放臵屏幕，将会看到明暗 相间的等间距干涉条纹。 直接射到屏幕上的光与由镜面 反射出来的光在镜与屏幕接触 处相位相反，即相位差为 。 相当于反射光与入射光之间 附加了半个波长（ ）的波程差，即产生了“半波损 2 失” 。
11.1预备知识
1、折射率：光从真空射入某种媒质发生折射时，入射角的正 弦跟折射角的正弦的比值叫做这种媒质的折射率，用n表示。 即： n sin i
sin
注：①折射率与光速的关系 c n 为 ；
②折射率与入射角、折射角的关 系：n1 sin i n2 sin ，如上图所示； ③折射率相对较大的物质，称为光密介质；折射率相对较小 的物质，称为光疏介质。
研究光的干涉、衍射和偏振现象
现象
汇报人：XX
2024-01-22
contents
目录
• 光的干涉现象研究
• 光的衍射现象研究
• 光的偏振现象研究
• 干涉、衍射和偏振在科学技术中应用
01
光的干涉现象研究
干涉现象基本概念
干涉现象定义
干涉条纹
两列或多列频率相同、振动方向相同
、相位差恒定的光波在空间某点叠加
一系列明暗相间的圆环；亮斑大小与圆孔直径和
光波长有关。
圆孔衍射与单缝衍射的区别
3
圆孔衍射形成的是圆环状图案，而单缝衍射形成
的是直线状条纹；圆孔衍射的亮斑较大，而单缝
衍射的中央条纹较窄。
晶体衍射与X射线衍射
X射线衍射原理
晶体衍射现象
当光通过晶体时，由于晶体内部
原子排列的周期性，使得光波发
生衍射，形成特定的衍射图案。
在屏幕上观察到明暗相间
的衍射条纹，条纹间距与
缝宽、光波长及屏幕距离
有关。
中央条纹最亮，两侧条纹
依次递减；条纹间距与光
波长成正比，与缝宽和屏
幕距离成反比。
圆孔衍射及其特点
圆孔衍射现象
1
当单色光通过小圆孔时，光波在圆孔范围内发生
衍射，形成明暗相间的圆环状衍射图案。
圆孔衍射特点
2
中央为一个较大的亮斑（艾里斑），周围环绕着
是横波区别于其他纵波的一个最
明显的标志。
自然光、部分偏振光、线偏振光
、圆偏振光和椭圆偏振光。
摄影、显示技术、光学研究等。
马吕斯定律及其物理意义
马吕斯定律内容
强度为I0的线偏振光，透过检偏片后，透射光的强度（不考虑吸收）为：
干涉衍射偏振总结
干Hale Waihona Puke 作业题1、计算题 在双缝干涉实验中，双缝与屏间的距 离D＝1.2 m，双缝间距d＝0.45 mm， 若测得屏上干涉条纹相邻明条纹间距 为1.5 mm，求光源发出的单色光的波 长λ．
双缝干涉实验中，波长λ＝550 nm的 单色平行光垂直入射缝间距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； −5 e = 6.6 ×10 m (2) 用一厚度为 、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)
衍射作业题
1.在某个夫琅禾费单缝实验中，光源发 出的光有两种波长λ1和λ2，并垂直入射 到单缝上 。若观察到λ1的第一级 衍射极 小与λ2 的第二级衍射极小相重合，那么 ，这两种光的波长之间有何关系？在这两 种波长的光所形成的衍射图样中，是否还 有其它极小相重合？
2.波长为600nm的光垂直入射到宽度为 a=0.10mm的单缝上，观察夫琅禾费衍射 图样，透镜焦距f=1.0m,求： (1) 中央衍射明条纹的宽度Δx0; (2) 第二级暗纹离透镜焦点的距离x2。
3.将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片 的偏振化方向之间的夹角为600，一束光强 为 的线偏振光垂直入射到偏振片上，该 光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振 化方向皆成300角。 (1) 求透过每个偏振片后的光束强度； (2) 若将原光束换为强度相同的自然光， 求透过每个偏振片后的光束强度。
2、计算题
3、计算题 用白光垂直照射置于空气中的厚度为 0.50μm的玻璃片，玻璃片的折射率为 1.50。在可见光范围内（400.0nm到 760.0nm）,哪些波长的光的反射光有最 大限度的增强？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第5章 光的干涉 衍射 偏振
表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在表 面和玻璃片的边缘分别看到彩色图样，则（ ） A.两者都是色散现象 B.两者都是干涉现象 C.前者是干涉现象，后者是色散现象 D.前者是干涉现象，后者是衍射现象
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
[解析] 光线照射到透明玻璃片的表面时，光线在油膜的前后 表面分别反射，形成薄膜干涉，可在照射面前边看到彩色的条 纹；同时，部分光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边 缘出来，玻璃片的边缘相当于棱镜，发生色散，可从玻璃片的 旁边看到彩色图样，选项 C 正确. [答案] C
解析：（1）读数 x1＝2 mm＋0.01×19.0 mm＝2.190 mm，x2＝
7.5 mm＋0.01×37.0 mm＝7.870 mm.
（2）相邻两亮条纹中心间距 Δx＝x42－－1x1＝x2－3 x1.由 Δx＝Ldλ 可 得 λ＝Δx·Ld＝d（x32－L2x1） ＝2.5×10－4×（7.8703××100.7－3－2.190×10－3） m ≈6.762×10－7 m.
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
（1）分划板的中心刻线分别对准第 1 条和第 4 条亮纹的中心
时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第 1 条时读数 x1＝
mm，对准第 4 条时读数 x2＝
mm.
（2）写出计算波长 λ 的表达式，λ＝
（用符号
表示），λ＝
m.
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
第5章 光的干涉 衍射 偏振
本章优化总结
第5章 光的干涉 衍射 偏振
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
对光的干涉、衍射的理解 1.两者的产生条件不同：产生干涉的条件是两列光波频率相同， 振动方向相同，相位差恒定；产生明显衍射现象的条件是障碍 物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还要小. 2.图样特点不同：单色光双缝干涉产生的是等间距、明暗相间 且亮度基本相同的条纹；单缝衍射产生的是中央最宽、最亮， 其他窄且暗的明暗相间条纹，并且各相邻条纹间距不等. 3.波长对条纹间距的影响：无论是双缝干涉还是单缝衍射，所 形成的条纹间距和宽度都随波长增加而增大，对于双缝干涉， 相邻明纹或暗纹间距为 Δy＝dl λ. 4.两者成因相同，都是波特有的现象，属于波的叠加.
验现象后，总结出以下几点：
A.灯丝和单缝及双缝必须平行放置
B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹疏密程度与双缝间距有关
D.干涉条纹间距与光的波长有关
以上几点中你认为正确的是
.
（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮
上的示数如图所示，该读数为
mm.
栏目 导引Байду номын сангаас
第5章 光的干涉 衍射 偏振
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲 所示，已知单缝与双缝间的距离 L1＝100 mm，双缝与屏的距 离 L2＝700 mm，双缝间距 d＝0.25 mm.用测量头来测量亮纹中 心的距离.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使 分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图 乙所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中 心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数.
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
（4）不要直接测 Δy，要测几个条纹的间距，然后计算得 Δy， 这样可减小误差； （5）白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红 色在最外侧.
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所 示.
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
（1）以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
用双缝干涉测量光的波长 1.光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当 于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明 暗相间的干涉条纹.如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹. 2.若双缝到屏的距离用 l 表示，双缝间的距离用 d 表示，相邻 两条亮纹间的距离用 Δy 表示，则入射光的波长为 λ＝dΔl y.实验 中 d 是已知的，测出 l、Δy 即可测出光的波长 λ.
答案：（1）2.190 7.870 （2）d（x32－L2x1） 6.762×10－7
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放
栏目 导引
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
3.注意事项 （1）调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出 的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮； （2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光 筒的轴线上； （3）调节测量头时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心， 记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对齐 另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数.两次读数之差就表示 这两条条纹间的距离；
向上，如图所示.则在这种情况下测量干涉条纹的间距 Δx 时，
测量值
（选填“大于”“小于”或“等于”）实际值.
栏目 导引
第5章 光的干涉 衍射 偏振
[解析] （1）为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必 须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行，由 Δx＝dl λ 可知， 条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关，所以 A、C、D 选项正确. （2）固定刻度读数为 0.5 mm，可动刻度读数为 20.2，所以测 量结果为 0.5 mm＋20.2×0.01 mm＝0.702 mm. （3）测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上， 由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离. [答案] （1）ACD （2）0.702 （3）大于