2014第五章習(xí)題課

1、光程：介質(zhì)折射率n和幾何距離r的乘積（表示：nr）。,光程差 :,內(nèi)容回顧,透鏡不引起附加光程差,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,F,A,B,C,a,b,c,,,,,,,,,,1、楊氏雙縫干涉,干涉,明條紋,暗條紋,明條紋的位置,暗條紋的位置,條紋間距,該是明紋的地方出現(xiàn)的卻是暗紋，相當于入射光與反射光之間附加了半個波長的光程差,這稱為半波損失。,反射波有半波損失,反射波無半波損失,通常情況薄膜上下的介質(zhì)一樣,干涉條件：,明條紋

2、,暗條紋,在垂直入射時：,2、薄膜干涉,3、劈尖干涉,明條紋,,暗條紋,a、折射率為n的介質(zhì)劈尖相鄰明條紋對應(yīng)的厚度差：,c、明紋或暗紋之間間距:,b、空氣劈尖相鄰明條紋對應(yīng)的厚度差：,4、牛頓環(huán),對空氣薄膜,明環(huán)半徑：,暗環(huán)半徑：,,衍射,1. 光的衍射,光的衍射現(xiàn)象衍射的分類,2. 單縫夫瑯和費衍射,明條紋，單縫分為奇數(shù)個半波帶,暗條紋，單縫分為偶數(shù)個半波帶,,圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辨率愛里斑的角半徑：望遠鏡最小分辨

3、角：4.衍射光柵 光柵方程 缺級現(xiàn)象X射線的衍射,光的偏振,1、自然光和偏振光（1）偏振光: 在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光矢量只沿一個固定方向振動，這樣的光叫做偏振光。（2）自然光: 在與光傳播方向垂直的平面內(nèi)，光矢量沿各個方向的平均值相等，這樣的光叫做自然光。（3）部分偏振光: 在與光的傳播方向垂直的平面內(nèi)，光矢量沿著各個方向分布，但在某一方向的振動強于與之垂直的方向上的振動。,,,由圖中可知，

4、 ，因光強與振幅的平方成正比，所以透射光的光強與入射偏振光的光強的關(guān)系為：,這一結(jié)果稱為馬呂斯定律。,2、馬呂斯定律,3、反射光和折射光的偏振,由布儒斯特定律得：,當入射角為布儒斯特角時，反射光線與折射光線相互垂直。,即,由折射定律得：,所以,一、選擇題1、（C） 2、（A） 3、（D） 4、（A）5、（C） 6、（B） 7、（C） 8、（A）9、（C） 10、（B）,第五章 波動光學(xué),2. 用

5、單色光照射一雙縫裝置，將雙縫裝置的上邊一個縫用折射率1.40，厚度e=400nm的薄玻璃片所遮蓋，此時中央明紋將 [ ] A: 中央明紋向上移動；B: 中央明紋向下移動；C: 中央明紋不動；D: 沒有干涉條紋,解：兩條光線的光程差發(fā)生變化，上邊一個縫的光程變長，因此中央明紋向上移動。,A,3．用白光源進行雙縫實驗，若用一純紅色的濾光片遮蓋一條縫，用一個純藍色的濾光片遮蓋另一條縫，則

6、 [ ]A:干涉條紋的寬度將發(fā)生變化； B: 產(chǎn)生紅光和藍光的兩套彩色干涉條紋； C:干涉條紋的位置和寬度、亮度均發(fā)生變化；D:不發(fā)生干涉條紋。,解：不是相干光。,解：上平板玻璃向上平移?/2的距離，上下表面的兩反射光的光程差增加?。劈尖各處的干涉條紋移過一條。如果觀察到某處干涉條紋移過了N條，即表明劈尖的上表面平移了N·?/2的距離。,9. 兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射時沒有光線通過。當其中一偏振

7、片慢慢轉(zhuǎn)動180°時透射光強度發(fā)生的變化為 [ ]A： 光強單調(diào)增加 B：光強先增加，然后減小，再增加，再減小至零C： 光強先增加，后又減小至零 D： 光強先增加，后減小，再增加,解：,10、設(shè)入射強度為I0，通過第一偏振片變?yōu)镮0/2,二、填空題,答案：1、 428.6 nm ； 2、 1.732 ；

8、 3、 ； 4、 4918 m ； 5、 6 第一級明； 6、 4.74×10-6 m ；7、 6.3×10-3 m 。,2、一束平行自然光，以 60°角入射平玻璃表面上，若反射光是完全偏振的，則透射光束的折射角是 ，玻璃的折射率為 。,解：,3、一束自然光入射兩個偏振片后，屏幕上出現(xiàn)全暗，若在兩個偏振片之間

9、插入第三個偏振片，發(fā)現(xiàn)屏幕上的光強是入射光強的1/8，則第三個偏振片的偏振化方向和其他兩個的夾角 .,解：設(shè)第三個偏振片與第一個夾角為 ，則第三個偏振片與第二個夾角為 ，所以自然光經(jīng)過三個偏振片后，透射光強為：( 是自然光的入射光強）,4、解：,5、在單縫的夫瑯禾費衍射實驗中，觀察到屏上第三級暗紋所對應(yīng)的單縫處波面可劃分為 半波帶，若將縫寬縮小一半，原

10、來的第三級暗紋處將是 紋。,6個,一級明,6、用n=1.58的透明云母片覆蓋楊氏雙縫干涉裝置的一條縫，若此時原來屏上中央明紋的位置為第五級亮條紋中心，已知光源波長為 ，則云母片的厚度為 .,解：設(shè)云母片的厚度為 ，用 n=1.58 的透明云母片覆蓋楊氏雙縫干涉裝置的一條縫后，原來屏上中央明處的光程差變?yōu)椋?7、,三、計算題,1,,2

11、、,(1),(2),(3),3、,(1),(2),(3),所以，屏上可看到的條紋最大級數(shù)為10。,4、在利用牛頓環(huán)測未知單色光波長的實驗中，用波長 589.3nm 的鈉黃光垂直照射，測得第一和第四暗環(huán)的距離為 4×10－3 m 。未知的單色光垂直照射時，測得第一和第四暗環(huán)之間的距離為 3.85×10－3 m 。求未知單色光的波長。,解：暗環(huán)半徑為：聯(lián)解（１）（２）得：,5、,自然光和偏振光光強的比值:

12、1/3,例、用旋轉(zhuǎn)檢偏器的方法觀察由偏振光和自然光組成的部分偏振光，發(fā)現(xiàn)由最大光強位置轉(zhuǎn)過60°后光強減少一半，求該光中自然光光強I1與偏振光光強I2的比值。,由題意知：,即,當偏振片的偏振化方向轉(zhuǎn)過60°時透射光強為,解：最大光強對應(yīng)于偏振片的偏振化方向與偏振光的振動方向平行時的狀態(tài),所以,例.波長600nm的單色平行光，垂直入射到縫寬的a=0.6mm的單縫上，縫后有一焦距為f=60cm的透鏡。在透鏡焦平面觀察到的

13、中央明紋寬度為多少？兩個第三級暗紋之間的距離為多少？(1nm=10-9m)。,解：（1）,（2）,例． 在楊氏雙縫實驗中，設(shè)兩縫之間的距離為0.2mm。在距雙縫1m遠處的屏上觀察干涉條紋，若入射光是波長為400nm至760nm的白光，問屏上離零級明紋20mm處，哪些波長的光最大限度地加強？,解：據(jù)楊氏雙縫實驗的明紋位置公式,將已知條件d=0.2mm、D=1m、x=20mm代入公式（2）中得,4.自然光入射于重疊在一起的兩偏振片。（1）如