波动光学课件
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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
大学物理波动光学 PPT
n2 n1
i
例 13.10.波长550nm黄绿光对人眼和照像底片最敏感。要使照 像机对此波长反射小，可在照像机镜头上镀一层氟化镁 MgF2薄膜，已知氟化镁的折射率 n=1.38 ，玻璃的折射率 n=1.55. 求 氟化镁薄膜的最小厚度
解 两条反射光干涉减弱条件
2nd (2k 1) k 0,1,2,
d
10
(2) 双缝间距 d 为
d D 600 5.893104 5.4mm
x
0.065
例 13.3.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
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
2
增透膜的最小厚度
d 550 100nm
d
4n 4 1.38
r1 r 2
n 1.00 n 1.38 n 1.55
说明 增反膜
薄膜光学厚度（nd）仍可以为 / 4 但膜层折射率 n 比玻璃的折射率大
§13.6 迈克耳逊干涉仪
一. 干涉仪结构
二. 工作原理
d
光束 1 和 2 发生干涉
光程 x 0r nr
u c 0 n n
真空中 光波长
光程是一个折合量，在相位改变相同的条件下，把光在 介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程
多种介质
光程 niri
i
n1 n2
… …
ni
由光程差计算 相位差
r1 r2
ri
[n(r2 d) nd] nr1
第7章 波动光学(干涉)33页PPT文档
ek
2n
L
ek ek+1 e
设条纹间距为L
L 2ntan
L 2n
亮纹与暗纹等间距地相间排列。
在此问题中，棱边处 是亮纹还是暗纹？（答：暗纹）
20
把劈尖上表面向上缓慢平移，有何现象？ 劈尖角不变，条纹间距不变；劈尖上总条纹数不变。 劈尖上表面向上缓慢平移时等光程差处向 劈棱处移动，条纹向劈棱处移动。
理想的单色光：具有恒定单一频率的简谐光波， 它是无限伸展的。
实际原子发光：是一个有限长的波列，不是严格的 余弦函数，只能说是准单色光：在某个中心频率 （波长）附近有一定频率（波长）范围的光。
衡量单色性好坏的物理量是谱线宽度
I I0 I0 / 2
0
例:普通单色光
谱线宽度
: 10-3 10 –1nm
激光 ：10-9 10-6 nm
1.38MgF2
1尖——夹角很小的两个平面所构成的薄膜。 劈尖干涉在膜表面附近形成明、暗相间的条纹。
通常让光线几乎垂直入射
S·*
反射光2
单色平行光
1
n
n
2 反射光1
Ae
： 104 ~105 rad
n ( 设n > n )
18
单色平行光垂直入射
反射光2 反射光1
n n
·A
几何光学：以光的直线传播规律为基础， 研究各种光学仪器的理论。
波动光学：以光的电磁波本性为基础， 研究传播规律，特别是干涉、衍射、偏振 的理论和应用。
量子光学：以光的量子理论为基础， 研究光与物质相互作用的规律。
20世纪60年代激光问世后，光学有了 飞速的发展，形成了非线性光学等现代光学。
1
7.1 光的干涉
大学物理-波动光学-波动光学(ppt模板)
2ne
k
3
空气
1
2
n 1=1
k 0, 0 1.70 106 m k 1, 1 5.67 107 m k 2, 2 3.40 10 m
7
肥皂膜
空气
e
n=1.33 n 1=1
绿色
5 4
由反射光减弱的条件得: 2ne ( 2k 1 ) 2 2 k 0 ,1 ,2 ,
获得相干光的途径（方法）
分波阵面法
从同一波阵面上的不同部分产生的次级波满足相干条件。
分振幅法 利用光的反射和折射将同一光束分割成振幅 (能量)较小的两束相干光。
分波阵面法 分振幅法
P
S*
S *
P · 薄膜
3、光程与光程差
c u (1).光在折射率为n 的介质中的传播速度： n (2).光在折射率为n 的介质中的波长： n n
波动方程
x y A cos[ ( t ) ] ut x Acos[ 2 ( ) ] T
两列频率相同，振动方向 平行，相位相同或相位差恒定 的波（相干波）相遇时，使某 些区域振动始终加强，而另一些区域振动始 终减弱的现象 3 、干涉的讨论 设两列相干波的波源 s1 和 s2 其振动方程 r1
5 4
四、常见的两种等厚薄膜干涉 1．劈尖干涉 （1）装置：图示G1下表面和G2上 表面形成劈尖中间为空气（n=1）— 空气 劈尖 G1 （2）干涉条纹 n G2 光线垂直入射，反射光 (1)(2)的干涉，光程差 2nd S（1） 2 （为什么） （2） （明） k n 2nd （暗）
（光在介质界面反射时相位突变引起）
2
高中物理竞赛辅导精品课件——专题25：波动光学与量子理论拾零(共76张 PPT)
2
l PB AB PA
干涉条纹满足
P2 P1
2r sin
P2B AB P1A P1P2 2 r sin
2k 1 k 0,1, 2,
明条纹是以O为圆心、半径为
r明
2
2k 1
4 sin
k 0,1, 2,
的同心圆；
干涉条纹满足 2r sin k k 1, 2, 3,
k 暗条纹是以O为圆心、半径为 r暗 2 sin k 1, 2, 3, 的同心圆；
膜厚度须满足两束光的相差为2kπ:
2
d cos
r
2 /n
2d
tan
r
sin
i
2
Байду номын сангаас
i
i
sin i
n
2k
sin r
d
4n
4
sin2 n
i
2k
1
1
sin n
i
2
r
d
2k 1
对垂直入射光,在k=0时,极大加
d 4 n2 sin2 i
要d为最小，k取０，故
强波长满足
2
2nd
1
500
d
nm
2x ；
2 4.295
．
29 57.5m
如图所示，在一块平玻璃片B上，放一曲率半径为R的平凸透 镜A，在A、B之间形成空气薄层，当平行光垂直射向平凸透镜时，可以观察到 透镜表面出现以接触点O为中心的许多同心环，称为牛顿环． ⑴确定形成牛顿环的明、暗环处空气层厚度e适合的条件，入射光波长为λ； ⑵确定明、暗环的半径r． ⑶在接触处是明纹还是暗纹？
预期的光衍射现象——光到达的范围变大了
♠ 光的衍射现象
高二物理竞赛波动光学 课件
氟化镁为增透膜
则
Δt
2n2d
2
（增强）
4
光学镀膜产品
5
• 对于厚度变化的薄膜来说，光程差与厚度d以及光的入 射角两个变量有关，所以条纹比较复杂。
• 这里考虑光的入射角不变的情况，光程差只与厚度有关， 条纹的形状与薄膜的等厚线形状一样-------等厚干涉。
• 劈尖干涉，牛顿环
6
劈尖干涉
L
S
劈尖角
31/ 2
k 4, 2n1d 315.4 nm
4 1/ 2
3
例 为了增加透射率，求氟化镁膜的最
小厚度．已知 空气n1=1.00，氟化镁 n2=1.38 ，
=550 nm
23
nn21
d
玻璃 n3 n2
解 Δr 取
2dn2
k 0
(2k 1)
减弱 2
d dmin 4n2 99.6 nm
波动光学
增透膜和增反膜
利用薄膜干涉可以提高光学器件的透光率 . 增透膜：使反射光相干相消. 增反膜：使反射光相干相长.
2
透射光的光程差 Δt 2dn1 / 2
k 1, 2n1d 2208 nm
11/ 2
紫 红
k 2,
2n1d 736nm 红光
2 1/ 2
色 k 3, 2n1d 441.6nm 紫光
14
2d (2k 1)
2
2
2D
2
(2km
1)
2
k 0,1,2,
共有142条暗纹
15
劈尖干涉的应用
(1)干涉膨胀仪
(2)测膜厚
l
l0
n1
n2
Si
e SiO2