波动光学知识点汇总课件
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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
第14章 波动光学.ppt
L S
n1 n2
1.50 1.20
,
油膜的折射率 问：当油膜中
心最高点与玻璃片的上表
面相距 h 8.0102 nm时，
干涉条纹如何分布？可见
明纹的条数及各明纹处膜
h
nn21 G
厚 ? 中心点的明暗程度如 何 ? 若油膜展开条纹如何 变化?
波动光学习题课选讲例题
hr
oR
解 1）条纹为同心圆
例 如图示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
果滚柱之间的距离变小，则在 L 范围内干涉条纹的
（1）数目减少，间距变大
（2）数目不变，间距变小
e
（3）数目增加，间距变小
（4）数目减少，间距不变
L
滚柱之间的距离变小，劈间角变大； e不变.
未加玻璃片时
r2 r1 0 r2 r1 k
加玻璃片后 r2 (n 1)e r1
k
(n 1)e
(1.58 1) 6.6 106 m 550109
6.96
k 7 原零级明纹向下移到约第七级明纹处。
波动光学习题课选讲例题
例：双缝装置如图 d d, 589.3nm（钠黄光） 两相明纹角距离 0.20，问（1）何种波长的光可
b2 2n
b
b1
b2
2
(1
1) n
2b
(1
1) n
600 109 2 0.5103
(1 1 ) 1.4
1.7 104 rad
高二物理竞赛波动光学课件3
(2)k (a b) k k 4, 取k 1 a
a mi n
ab 4
1.5m
b d amin 4.5m
(3)由光栅方程 sin 1，k kmax
a b 6m
k max
10
0.6m
在-900<sin<900范围内可观察到的明纹级数为
k=0,1, 2, 3, 5, 6, 7, 9,共15条明纹
C 虽长不满七尺，而心雄万丈。
A 心志要坚，意趣要乐。
1 一个人如果胸无大志，既使再有壮丽的举动也称不上是伟人。
A2 大丈夫处世，不能立功建业，几与草木同腐乎?
远大的希望造就伟大的人物。 无钱之人脚杆硬，有钱之人骨头酥。 壮志与毅力是事业的双翼。
A3 鸟贵有翼，人贵有志。
志高山峰矮，路从脚下伸。 雄心志四海，万里望风尘。 自信是成功的第一秘诀 海纳百川有容乃大壁立千仞无欲则刚 壮志与毅力是事业的双翼。 自信是成功的第一秘诀
A 无所求则无所获。
谁不向前看，谁就会面临许多困难。
相邻平面间的距离是 入射单色光的半波长
任何两个相邻波带上对应 点所发出的光线到达AC 平面的光程差均为半波长
（即位相差为） ，在P
点会聚时将一一抵消。
考察衍射角 0 的一束平行光，经透镜后
同相位地到达P0点，所以P0点振幅为各分振 动振幅之和，合振幅最大，光强最强。
k 就是所缺的级次
产生干涉的两条光线
相邻狭缝对应位置衍射角相 同的两条光线。
d
a b
注意：类似的两条光线有无穷多组。
光程差 (a b) sin
光栅衍射明纹公式 光栅衍射图样特点
(a b) sin k 光栅方程
1. 亮、细、疏 2. 缺级现象 单缝衍射和多缝干涉的总效果。
波动光学讲课课件
结论：
h E2 E1
h
诱发光子
E2
受激辐射光子
h
h
诱发光子
E1
受激辐射过程所发出的光是相干光.
2021/2/20
4. 相干光的获得方法
(1) 分波前法（分波面干涉法） 当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时，
由该平面(即波前)上分离出两部分.
(2) 分振幅法（分振幅干涉法） 利用透明薄膜的上下两个表面对入射光进行反射，产生
中央明纹上移
2021/2/20
例: 用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条 缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的 位置上. 如果入射光波长为 550 nm.
求: 此云母片的厚度.
解: 设云母片厚度为 d. 无云母片时, 零级亮纹在屏上 P 点, 则到 达 P 点的两束光的光程差为零. 加上云母片后, 到达P点的两 光束的光程差为:
如果
I Imin I1 I2 2 I1I2
I1 I2 I0
I 0
2021/2/20
3. 非相干叠加 若 在时间τ内等概率地分布在0 ~ 2π, 则干涉项：
cos 0
I I1 I2
如果
I1 I2 I0
I 2I0
4.相干条件、相干光源
(1)频率相同
相干条件 (2)相位差恒定
x
0.065
2021/2/20
例: 用白光 (400~760nm) 作光源观察杨氏双缝干涉. 设缝间距为d, 缝与屏距离为 D.
求: 能观察到的清晰可见光谱的级次. 解: 在 400 ~ 760 nm 范围内, 明纹条件为:
xd k
D 最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光
第14章波动光学基础ppt课件
解 (1) 明纹间距分别为
xD 60 5 .8 0 913 4 0 0 .3m 5 m
d
1 .0
xD 6 05 .8 0 9 1 3 4 0 0 .0m 35m
d
10
(2) 双缝间距 d 为
dD 60 5.0 89 13 4 05.4mm
x
0.065
例 用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为d ，缝面与 屏距离为 D
r1
n
2 n(r2d)n dnr1 S 2 r2
n d
•P
物象之间等光程原理
光程1
S•
光程2 •S
光程3
光程1=光程2=光程3
例 用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条 缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的 位置上。如果入射光波长为 550 nm
求 此云母片的厚度是多少？
3. 若M1平移 d 时，干涉条纹移过 N 条，则有
dN
2
四. 时间相干性
Байду номын сангаас
两光束产生干涉效应的最大光程差称为相干长度,与相干长
度对应的光传播时间称为相干时间
相干长度 L 和谱线宽度 之间的关系为 L2
五. 应用
1. 微小位移测量
dN
2
2. 测波长
2d
N
3. 测折射率
§14.7 惠更斯—菲涅耳原理
E
O
u
相位相同
z
(2) 电磁波是横波 E H /u /
H
x
二. 光是电磁波
可见光七彩颜色的波长和频率范围
光色 波长(nm) 红 760~622 橙 622~597 黄 597~577 绿 577~492 青 492~470 兰 470~455 紫 455~400
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)contents•波动光学基本概念与原理•干涉理论与应用目录•衍射理论与应用•偏振光理论与应用•现代光学技术发展动态简介波动光学基本概念与原理01光波是一种电磁波，具有横波性质，其振动方向与传播方向垂直。
描述光波的物理量包括振幅、频率、波长、波速等，其中波长和频率决定了光的颜色。
光波的传播遵循波动方程，可以通过解波动方程得到光波在不同介质中的传播规律。
光波性质及描述方法干涉现象是指两列或多列光波在空间某些区域相遇时，相互叠加产生加强或减弱的现象。
产生干涉的条件包括：两列光波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
常见的干涉现象有双缝干涉、薄膜干涉等，可以通过干涉条纹的形状和间距等信息来推断光源和介质的性质。
干涉现象及其条件衍射现象及其分类衍射现象是指光波在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播的现象。
衍射现象可以分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射两种类型，其中菲涅尔衍射适用于障碍物尺寸与波长相当或更小的情况，而夫琅禾费衍射适用于障碍物尺寸远大于波长的情况。
常见的衍射现象有单缝衍射、圆孔衍射等，可以通过衍射图案的形状和强度分布等信息来研究光波的传播规律和介质的性质。
偏振现象与双折射偏振现象是指光波在传播过程中，振动方向受到限制的现象。
根据振动方向的不同，光波可以分为横波和纵波两种类型，其中只有横波才能发生偏振现象。
双折射现象是指某些晶体在特定方向上对光波产生不同的折射率，使得入射光波被分解成两束振动方向相互垂直的偏振光的现象。
这种现象在光学器件如偏振片、偏振棱镜等中有重要应用。
通过研究偏振现象和双折射现象，可以深入了解光与物质相互作用的基本规律，以及开发新型光学器件和技术的可能性。
干涉理论与应用02杨氏双缝干涉实验原理及结果分析实验原理杨氏双缝干涉实验是基于光的波动性，通过双缝产生的相干光波在空间叠加形成明暗相间的干涉条纹。
结果分析实验结果表明，光波通过双缝后会在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹，条纹间距与光波长、双缝间距及屏幕到双缝的距离有关。
大学物理课件--波动光学共46页文档
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。—力做你应该做的事吧。——美华纳
大学物理课件--波动光学
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
大学物理下册课件第十四章 波动光学
S 和 S’相当于两个相干光源
实验结果表明： 反射光的相位 光源
接收屏
此 处 出 现
改变了 π，称为半
暗 条
波损失
纹
干涉条纹与杨
氏实验结果的类似
MM’中镜像
整理课件
小平面镜
13
理论和实验证明：
▪ 光从光疏介质（折射率较小）向光密介质（折射
率大）表面入射时，如果入射角接近90（ 掠入射）
或为 0（正入射），则反射光的相位改变 π，即出
D2
2d
整理课件
16
第一级明纹位置 x1=0.225mm<OB，在干涉区外， 观察不到；
将 OB=0.333mm代入，得
k(D dx2)11.24
将 OA=3mm代入，得 k =7.17
所以在屏上可以看到2，3，4，5，6和7级，共6条 干涉明纹。
整理课件
17
四. 相位差与光程差
频率为 初相相同的两相干光源S1、S2 的振动
方程可写为
E 1 E 1 c 0 2 π o t s E 2 E 2 c 0 2 π o t ns 1
两列波在P点引起的振动为
P
E1E1co2sπ([tr11)] E2 E2co2sπ[(tr22)]
这两列波在P点的相位差为
S1 S2
r1
n2
r2
光程差
2πr22整r理11 课件 2πn2r2 n1r1
氖激光器产生的激光相干长度可达几千米，再加 上良好的单色性和方向性等，能产生易于观察和 测量的干涉现象。
一个正在辐射激光的激光器 激光产生的全息图像
整理课件
8
§14-7 由分波阵面法产生的光的干涉
一. 杨氏双缝实验
波动光学(光栅的衍射).ppt
2
3
4
5
6
光栅中狭缝条数越多，明纹越细越亮.
(a)1条缝
(d)5条缝
(b)2条缝
(e)6条缝
(c)3条缝
(f)20条缝
光栅方程
衍射角
)
a
b
ba
光栅常数
( ba )s in
相邻两缝间的光程差：
( b a ) s i n d s i n k ( k 0 , 1 ,2 , )
a
d
p
b
p1
衍射条纹的形成
各单缝分别同时产生单缝衍射. 注意：每一个单缝衍射的图样和位置都是一样的. 各单缝衍射的平行光产生多光干涉. 光栅衍射图样是由单缝衍射光强分布调制 多缝干涉光强分布的结果。
2
1
0
1
2
6 5 4
3 2
1
0
1
2
3
4
5
6
6 5 4
3 2
1
0
1
例一束平行光垂直入射到某个光栅上该光束有两种波长6600实验发现两种波长的谱线明纹不计中央明纹第二次重合于衍射角60sinsin所以两谱线重合100560sin
10-4 衍射光栅
一 光栅
衍射角
等宽度、等距离的狭缝排列起来的光学元件.
L
P
Q
o
f
Hale Waihona Puke 透射光栅反射光栅光栅常数d
b a
d a b
数量级为10-5~10-6m
I
sin
ba
0 一级光谱
三级光谱 二级光谱
例、波长为6000Å的单色光垂直入射在一光栅上，第 二级明纹出现在sin2=0.2处，第4级为第一个缺级。 求(1)光栅常数是多少？(2)狭缝的宽度是多少？ (3)按 上述选定的a、b值，实际上能观察到的全部明纹数 是多少？
高二物理竞赛波动光学PPT(课件)2
自然光通过旋转的检偏器，光强不变。
部分偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化。
自然光通过起偏器，成为线偏光
注意自然光通过偏振片后光强的变化
三、 马吕斯定律
如果入射线偏振光的光强为I1，透过检偏器后，
透射光的光强I为 I 2 I1 cos2
-----线偏振光的振动方向与检偏器的透射轴方向
n 光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上，既有时间分布的均匀性，又有空间分布的均1匀性。
i 偏振: 波的振动方向相对传播方向的不对称性。
0
n2
起偏振角 布儒斯特角
r0
部分偏振光
i0
r0
2
利用玻璃片堆产生线偏振光
•
•• •
ib
••
•
• •
• •
•
•
•• •
•
•
••
•• ••
••
椭圆偏振光
圆偏振光 线偏光
二、起偏和检偏 1、偏振片的起偏和检偏
起偏：使自然光（或非偏振光）变成线偏振光的过程。
检偏：检查入射光的偏振性。
将待检查的入射光垂直入 射偏振片，缓慢转动偏振 自然光 片，观察光强的变化，确 定光的偏振性。
偏振片
透 光
轴
方
向
线偏振光
线偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化，有消光现象
分布的均匀性。 1、偏振片的起偏和检偏
部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。 部分偏振光是自然光与线偏振光的混合
检偏：检查入射光的偏振性。
偏振: 波的振动方向相对传播方向的不对称性。
I 最后获得两束振动面互相垂直的线偏振光
0
I I 一椭束圆自 偏然振光光可：分光解矢为量两末束点振的动运方动向轨相迹x 互是垂正直椭的圆y、或等斜幅的、不相干的光振动。