北工大光学期末总复习2013-1-(1).ppt

1.20今有一双凸薄透镜，其两球面曲率半径均为10cm;另有一双凹薄透镜，其两球面曲率半径均为15cm；两镜均为玻璃(nL=1.50)制成。将两透镜相距10cm在空气中依次共轴放置。一高为1cm的垂直正立小物放在凸透镜前20cm处。球最终像的位置并判断该像的性质。解：⑴通过凸透镜成像，根据3.波的传播速度（相速度）2、光栅的衍射(1)光栅方程（m=0,?1,?2,…）正入射光栅方程明纹（主极大）条件：?0p焦距f缝平面G观察屏透镜Ldsin?d?动态变化:看定一个条纹，h确定，r变小。[思考]平凸透镜向上移,条纹怎样移动?屏幕中央的亮度将如何变化？条纹中央将不在是暗环，在厚度变化过程中，暗亮交替出现。白光入射时的牛顿环照片[思考]白光入射条纹情况如何？3、增透膜（anti-reflectingfilm）和增反膜利用真空蒸镀技术，在元件（镜头）表面蒸镀一层适当厚度、且具有适当折射率的薄膜，对于某特定波长可使两表面的反射光干涉相消。n0空气n薄膜ng玻璃h对于白光，常考虑550nm波长和正入射的情形，相位差为?或其奇数倍，两光束的振幅相等相位差为?或其奇数倍，两光束的振幅相等取m=0,满足条件的最薄的一层消反膜，或光学厚度为?/4的薄层，称为?/4膜进一步减弱反射光，针对多个波长，需镀多层介质膜（膜系）4、迈克耳孙干涉仪仪器结构与光路:分光板Circularfringesarecenteredonthelens补偿板光源反射镜2反射镜1探测平面透镜干涉条纹若M1、M?2平行?看等倾条纹若M1、M?2有小夹角?看等厚条纹十字叉丝等厚条纹若M1平移?h时，干涉条移过N条，则有：光程差：，不发生折射，d例6.如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上，设其平凸透镜可以在垂直的方向上移动，在透镜离开平玻璃过程中，可以观察到这些环状干涉条纹。（A）向右平移；（B）向中心收缩；（C）向外扩张；（D）静止不动；（E）向左平移。单色光空气[B]例7.在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是（A）使屏靠近双缝。（B）使两缝的间距变小。（C）把两个缝的宽度稍微调窄。（D）改用波长较小的单色光源。[B]8.在图示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片(折射率n1=1.4)覆盖缝S1，用同样的玻璃片（但折射率n2＝1.7）覆盖缝S2，将使屏上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处o变为第五条明纹，设单色光波长l=480nm，求玻璃片的厚度d（可认为光线垂直穿过玻璃片）。覆盖玻璃后，解：原来4.1衍射的基本原理第4章光的衍射1、什么是光的衍射？光绕过障碍物偏离直线传播进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象称为光的衍射。不同缝宽的单缝衍射图样衍射的特点：光束在衍射屏的某个方向受到限制，接受屏上衍射图样就会沿该方向扩展；光孔限度越小，对光束限制越强，衍射图样扩展范围越大。2、衍射的分类远场衍射2）夫琅禾费衍射近场衍射1）菲涅耳衍射Z?m——开孔直径，d——接收屏与衍射屏间的距离轴上点单色点光源轴上点的光强圆孔衍射圆孔孔径:半径为?半波带3、惠更斯-菲涅耳原理及平面屏衍射理论惠更斯-菲涅耳原理：子波相干叠加（复振幅相加）4.2菲涅耳衍射设?1=0，有令满足傍轴近似条件时:如果用平行光照明圆孔，点光源观察点圆孔屏先确定圆孔露出的波面部分对点P所包含的波带数m自由空间传播时（Am=0）：A奇A偶结论：被圆孔限制的波面相对于场点P所能分割的半波带数m的奇偶性,决定了P点的光强度的极大或极小，m的大小又取决于照射光的波长l、波面的曲率半径R、圆孔的半径r及衍射光屏到P点的距离r0。1、单缝的夫琅禾费衍射4.3夫琅禾费衍射（一）：连通孔径透镜1透镜2光源狭缝光阑观察屏幕(1)实验装置中央亮条纹的中点光强第一个暗条纹第一个次极大（3）中央亮条纹角宽度：线宽度：（2）暗条纹位置λΔxIθ0x1x2衍射屏透镜观察屏Δx0f?1主极强的半角宽度:(4)单缝衍射光场分布的振幅和强度因子P点的光强：式中，1、?的物理意义：2、I0的物理意义：衍射光斑中心点的光强，代表原来入射光束方向的光强单缝衍射因子圆孔直径为D?L衍射屏观察屏中央亮斑(艾里斑)?1f第一暗环的角半径??