大學物理光學復習資料

1、總復習,Review,主 要 內 容,一、光的干涉二、光的衍射三、幾何光學四、光學儀器五、光的偏振六、光的吸收、散射和色散 七、光的量子性 八、現(xiàn)代光學基礎,一、光的干涉,1. 基本概念①光的電磁理論 光是某一波段的電磁波， 其速度就是電磁波的傳播速度；可見光在電磁波譜中只占很小的一部分，波長在 390 ~ 760 nm 的狹窄范圍以內。②相干條件 頻率相同、振動方向相同、相位差恒定。③干涉的分類分

2、波面干涉、分振幅干涉和分振動面干涉。,⒉ 楊氏雙縫①相位差： 光程差： d ②光強分布： +③極值條件： ④條紋：,,,,,⒊ 薄膜干涉①光程差：②等傾：③等厚：,,,,,,,,⒋ 邁氏干涉儀①原理：分振幅法薄膜干涉②裝置：③干涉條件：（

3、∵n1 =n2 = 1 i1 =i2 = 2 且沒有額外光程差）④基本公式： 或者,5. 劈尖6. 牛頓環(huán),二、光的衍射,1. 基本概念① 衍射定義 光繞過障礙物偏離直線傳播而進入幾何陰影，并在屏幕上出現(xiàn)光強分布不均勻的現(xiàn)象。② 衍射條件 障礙物的線度和光的波長可以比擬③ 衍射的分類 a. 菲涅耳衍射：近場、求和、點光源。

4、 b. 夫瑯禾費衍射：遠場、積分、平行光。,⒉ 菲涅爾衍射：①半波帶理論： ±②圓孔衍射： ，平行光 ：③圓屏衍射： k 不大時， ，幾何中心永遠有光； k 很大時，

5、 ，直線傳播。④波帶片： 奇數 偶數,,,,,,,,3. 夫瑯禾費衍射：①單縫衍射：合振幅：光強分布：中央最大值：極小值：次最大：,,,,,,,,,，,,角寬度：線寬度：② 圓孔衍射：光強分布： ， ：一階貝塞爾函數。愛里

6、斑半角寬度：,⒋ 平面透射光柵①強度分布： 單縫衍射因子 × 縫間干涉因子主最大位置：最小值位置： 兩個主最大之間有N-1個最小值，由N-2個次最大。單縫衍射因子為0時也出現(xiàn)最小值，,,,,②光柵方程： 垂直入射時：

7、③譜線的半角寬度：④譜線的缺級：5. X射線衍射 布拉格方程：,,,,,三、幾何光學,⒈ 平面反射與折射： （平面反射鏡） 象視深度 平板玻璃⒉ 全反射：臨界角 ⒊ 光學纖維：數值孔徑 空氣中的光纖：⒋ 棱鏡： 最小偏向角,,,,,⒌ 符號法則:①線段：右為正，左為

8、負。 上為正，下為負。②角度：順為正，逆為負。③圖標均為正。⒍ 單球面反射成像：,⒎ 單球面折射成像：,⒏ 薄透鏡：,,,,,,,,,四、光學儀器,⒈放大本領：①放大鏡：②顯微鏡： 物鏡的橫向放大率×目鏡的放大本領③望遠鏡：,,,3. 分辨本領：①人眼：②顯微鏡： ③望遠鏡：,,,,,,④棱鏡

9、光譜儀：⑤光柵光譜儀：,五、光的偏振,⒈ 五種偏振態(tài)①自然光： 透過理想偏振片后，光強變?yōu)樵瓉淼囊话?。?線偏振光：③ 部分偏振光：④ 圓偏振光：⑤橢圓偏振光：,,,,⒉ 馬呂斯定律⒊ o光和e光⒋ 波片,⒌ 偏振光的檢驗 偏 振 片,,,,六、光的吸收、散射和色散,1.光的吸收：

10、 ——朗伯定律， ——比爾定律。 2.光的散射： ——瑞利定律 （ 天空、太陽、白云） 3.光的色散：,,⒊ 光電效應,①愛因斯坦的光子假設（1905）

11、 光在傳播過程中具有波動的特性，而在光和物質相互作用的過程中，光能量是集中在一些叫光量子（光子）的粒子上。產生光電效應的光是光子流，單個光子的能量與頻率成正比，即 E＝h? 。②愛因斯坦光電效應方程：,七、光的量子性,③光子的質量和動量：,八、現(xiàn)代光學基礎,1.原子發(fā)光機理 ①玻爾的氫原子模型 ：,②原子發(fā)光機理：,2. 激 光,①定義： 由激光器產生的，波長在1mm以下的相干電磁輻射，它由物質的粒子受激發(fā)射放大

12、產生，具有良好的單色性、相干性和方向性。②含義： 光受激輻射放大?！凹す狻薄癓aser”——“Lihgt amplification by stimulated emission of radiation”. ③原理： 通過輻射的受激發(fā)射而實現(xiàn)光放大。,④特點：單色性佳： 頻寬： 自然線寬：

13、 多普勒寬度： 譜線寬度： 相干性強： 相干長度：△lH = c △tH 。 邁克耳孫干涉儀————光的時間相干性； 楊氏實驗——光源的空間相干性。方向性好：發(fā)散角小→亮度高、照度大。,⑤種類：,亦可按激光器工作方式、激勵方式及諧振腔 等分?？傊?，不管怎樣分，每一類都包括許多激光器。,按激光器工作物質性質分,考試安排,1.時間：元月2.