物理课件 波动光学复习.ppt

第四篇振动与波动五、谐振动的能量以弹簧振子为例:(1)弹簧振子的动能和势能是随时间(或位移)而变化的讨论:(1)合振动仍然是简谐振动，其频率与分振动相同(2)合振动振幅不但与两分振动的振幅有关，而且与相位差有关一、机械波产生的条件简谐波：谐振动在弹性媒质中的传播所构成的波三、波的能流密度(波的强度)一、惠更斯原理媒质中波动传到的各点都可以看作是新的次波源，这些新波源发射的波称为子波，其后任一时刻这些子波的包络面就是该时刻的新波阵面------惠更斯原理二、波的干涉一、驻波的产生和特点第十二章波动光学复色光：不同频率单色光的混合光。三、薄膜干涉---等厚干涉条纹2.夫朗和费衍射：光源和屏幕距衍射孔均为无限远(入射和衍射光都是平行光,一般通过透镜实现)§12-10光栅衍射二、光栅衍射图样分析光栅的衍射条纹是单缝衍射和缝间干涉的总效果1.线偏振光光矢量只沿一个固定方向振动的光(又称平面偏振光)在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量以一定的频率旋转。二、布儒斯特定律实验装置S*衍射图样：中央是一个较亮的圆斑，外围是一组同心的明、暗相间的同心圆环。§12-9圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领圆孔衍射光强分布λλλ0Irrr0.6101.6191.116sin?爱里斑：由第一暗环围成的光斑，占整个入射光束总光强的84%，称为爱里斑。爱里斑的半角宽度?：式中，d、r为圆孔直径、半径。第一级暗环的衍射角?1满足：?半角宽二、光学仪器的分辨本领光学仪器中所用的透镜、光阑相当于一个透光圆孔，对光有衍射。A、B两物体，通过透镜成像，产生衍射现象，A、B的像对应于两个爱里斑。d**爱里斑AB?瑞利判据：当一个像点的爱里斑的中心刚好与另一个像点衍射图样的第一级暗环位置重合时，两个物点恰好能为这一光学仪器所分辨。瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨。恰能分辨不能分辨能分辨时，两物恰能辨。当：时，两物体不可分辨。当：d**爱里斑AB?1定义：光学仪器的最小分辨角光学仪器的分辨率一、光栅的结构光栅--由大量等宽等间距的狭缝构成的光学元件类型：透射光栅，反射光栅透射光栅反射光栅----光栅常数----相邻两缝光线的光程差1.光栅的多缝干涉相邻两缝光束间的相位差为设光栅有N条缝讨论：(1)a=?2kp此时合振幅最大----光栅方程----出现明纹(主明纹)2.单缝衍射对多缝干涉的影响若在某一衍射角?下同时满足多缝干涉极大单缝衍射极小----缺级级数单缝：双缝：各主极大受单缝衍射的调制，某些位置出现缺级单缝衍射多缝干涉光栅衍射三、光线斜入射相邻两缝光线的光程差斜入射时的光栅方程为[例]一平面透射光栅，在1mm内刻有500条纹。现用λ=0.59×10-3mm钠光谱观察。求(1)光线垂直入射时,最多能看到第几级光谱？(2)光线以300角入射时，最多能看到哪几条光谱?解：(1)光栅常数为当时，k最大取整，即最多能看到第三级光谱(2)入射线与衍射线异侧时取整，只能看到第一级光谱即共可看到-1,0,1,2,3,4,5七条光谱入射线与衍射线同侧时取整，最多能看到第五级光谱[例]波长为7000A的单色光，垂直入射在平面透射光栅上，光栅常数为3×10-4cm，缝宽为10-4cm。求(1)最多能看到第几级光谱?(2)哪些级出现缺级现象?解:(1)时取整，即最多可看到第四级光谱(2)满足时缺级又时缺级即光屏上实际呈现级数对应于-4,-2,-1,0,1,2,4，共七条光的偏振振动面光矢量两相邻明纹（或暗纹）的间距结论：a.条纹等间距分布b.夹角?越小，条纹越疏；反之则密。如?过大，条纹将密集到难以分辨，就观察不到干涉条纹了。?L?e明纹暗纹L?e?（5）应用?测量细丝直径或薄膜厚度。?检查工件平整度。等厚条纹待测工件平晶[例3]为测定Si上的SiO2厚度d，可用化学方法将SiO2膜的一部分腐蚀成劈尖形。现用λ=5893A的光垂直入射,观察到7条明纹，问d=?