东南大学《大学物理》课件-第11章.pdf

第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版1光光 学学第第 十十 一一 章章第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版2本章目录本章目录 11-1 11-1 相干光相干光 11-5 11-5 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪 11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环 11-3 11-3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉 11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜 11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求 11-6 11-6 光的衍射光的衍射117 117 单缝衍射单缝衍射第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版3本章目录本章目录11-12 11-12 双折射双折射 偏振棱镜偏振棱镜11-11 11-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性 马吕斯定律马吕斯定律11-9 11-9 衍射光栅衍射光栅 11-8 11-8 圆孔衍射圆孔衍射 光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领*11-13 11-13 液晶显示液晶显示*11-14 11-14 几何光学几何光学第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版4 光的干涉光的干涉一一 理解理解相干光的条件及获得相干光的相干光的条件及获得相干光的方法方法.二二 掌握掌握光程的概念以及光程差和相位光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变位跃变.11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版5 三三 能能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置厚干涉条纹的位置.四四 了解了解迈克耳孙干涉仪的工作原理迈克耳孙干涉仪的工作原理.11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版6 二二 了解了解用波带法来分析单缝的夫琅禾用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响波长对衍射条纹分布的影响.光的衍射光的衍射 一一 了解了解惠更斯菲涅耳原理及它对光惠更斯菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释的衍射现象的定性解释.11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版7 三理解三理解光栅衍射公式光栅衍射公式,会确定光栅衍会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响栅衍射谱线分布的影响.四了解四了解衍射对光学仪器分辨率的影响衍射对光学仪器分辨率的影响.五了解五了解 X 射线的衍射现象和布拉格公射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义式的物理意义.11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版8光的偏振光的偏振一一 理解理解自然光与偏振光的区别自然光与偏振光的区别.二理解二理解布儒斯特定律和马吕斯定律布儒斯特定律和马吕斯定律.三了解三了解双折射现象双折射现象.四了解四了解线偏振光的获得方法和检验线偏振光的获得方法和检验方法方法.11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版9本章目录本章目录 11-1 11-1 相干光相干光 11-5 11-5 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪 11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环 11-3 11-3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉 11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜 11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求选择进入下一节：选择进入下一节：第十一章第十一章 光学光学11-1 11-1 相干光相干光物理学物理学第五版第五版1一一 光是一种电磁波光是一种电磁波平面电磁波方程平面电磁波方程)(cos0urtEE)(cos0urtHH 光矢量光矢量 E 矢量矢量能引起人眼视觉和底能引起人眼视觉和底片感光，叫做光矢量片感光，叫做光矢量.001c 真空中的光速真空中的光速第十一章第十一章 光学光学11-1 11-1 相干光相干光物理学物理学第五版第五版2可见光的范围可见光的范围Hz 103.4105.7:nm760400:1414二二 相干光相干光1 普通光源的普通光源的发光机制发光机制hE 原子能级及发光跃迁原子能级及发光跃迁基态基态激发态激发态nE第十一章第十一章 光学光学11-1 11-1 相干光相干光物理学物理学第五版第五版3P21 普通光源发光普通光源发光特点特点：原子发光是断续原子发光是断续的，每次发光形成一个短短的波列的，每次发光形成一个短短的波列,各原各原子各次发光相互独立，各波列互不相干子各次发光相互独立，各波列互不相干.第十一章第十一章 光学光学11-1 11-1 相干光相干光物理学物理学第五版第五版4波阵面分割法波阵面分割法*光源光源1s2s2 相干光的产生相干光的产生振幅分割法振幅分割法第十一章第十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版5本章目录本章目录 11-1 11-1 相干光相干光 11-5 11-5 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪 11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环 11-3 11-3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉 11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜 11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求选择进入下一节：选择进入下一节：第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版1ooB实实 验验 装装 置置1s2sspdd一一 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验rdxdsin12drrr波程差波程差x1r2r dddx/tansin第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版2实实 验验 装装 置置ooB1s2ssrx1r2rddpkdxdr加强加强,2,1,0k2)12(k 减弱减弱第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版32)12(kdd暗纹暗纹ddkx 明纹明纹,2,1,0kpooB1s2ssrx1r2rdd第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版4讨论讨论条纹间距条纹间距)1(kddx明、暗明、暗条纹的位置条纹的位置白光白光照射时，出现照射时，出现彩色彩色条纹条纹2)12(kdd暗纹暗纹ddkx 明纹明纹,2,1,0k第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版5(1)一定时，若一定时，若 变化变化,则则 将怎样变化？将怎样变化？dd、x第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版6(2)一定时一定时,条纹间距条纹间距 与与 的关系如何？的关系如何？xdd、第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版7例例1 在杨氏双缝干涉实验中，用波长在杨氏双缝干涉实验中，用波长=589.3 nm的纳灯作光源，屏幕距双缝的的纳灯作光源，屏幕距双缝的距离距离d=800 mm，问：问：(1)当双缝间距当双缝间距mm时，两相邻明条纹时，两相邻明条纹中心间距是多少？中心间距是多少？(2)假设双缝间距假设双缝间距10 mm，两相邻明条纹两相邻明条纹中心间距又是多少？中心间距又是多少？第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版8mm 0.47ddx解解(1)d=1 mm时 (2)d=10 mm时 mm 0.047ddx已知已知=589.3 nmd=800 mm求求(1)d=1 mm时 (2)d=10 mm时?x?x第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版9例例2 以单色光照射到相距为以单色光照射到相距为0.2 mm的双的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1 m.(1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹间从第一级明纹到同侧的第四级明纹间的距离为的距离为7.5 mm，求单色光的波长；求单色光的波长；(2)若入射光的波长为若入射光的波长为600 nm,中央明纹中央明纹中心距离最邻近的暗纹中心的距离是多少？中心距离最邻近的暗纹中心的距离是多少？第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版10解解(1)(2),2,1,0,kkddxk141414kkddxxxnm 5001414kkxddmm 5121.ddx已知已知求求(1)?(2)mm5714.xnm 600?xmm 20.d m 1d第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版11二二 缝宽对干涉条纹的影响缝宽对干涉条纹的影响 空间相干性空间相干性实验观察到，随缝宽的增大，干涉条实验观察到，随缝宽的增大，干涉条纹变模糊，最后消失纹变模糊，最后消失空间相干性空间相干性第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版12三三 劳埃德镜劳埃德镜 半波损失半波损失：光由光速较大的介质射向光由光速较大的介质射向光速较小的介质时，反射光位相突变光速较小的介质时，反射光位相突变 .1sPM2sd dPL第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版13例例2 如图如图 离湖面离湖面 h=0.5 m处有一电磁波接处有一电磁波接收器位于收器位于 C，当一射电星从地平面渐渐升当一射电星从地平面渐渐升起时，起时，接收器断续地检测到一系列极大接收器断续地检测到一系列极大值值.已知射电星所发射的电磁波的波长为已知射电星所发射的电磁波的波长为20.0 cm,求第一次测到极大值时，射电星求第一次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成角度的方位与湖面所成角度.AChB212第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版14解解 计算波程差计算波程差BCACr22)2cos1(ACsinhAC 2)2cos1(sinhr极大极大时时kr AChB212第第 十一章十一章 光学光学11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜物理学物理学第五版第五版15AChB212hk4)12(sinh4arcsin1745m 504 m 10020arcsin21.-1k取取 注意注意2/考虑半波损失时，附加波程差取考虑半波损失时，附加波程差取 均可，符号不同，均可，符号不同，k 取值不同，对问题实取值不同，对问题实质无影响质无影响.第第 十一章十一章 光学光学物理学物理学第五版第五版16本章目录本章目录 11-1 11-1 相干光相干光 11-5 11-5 迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪 11-4 11-4 劈尖劈尖 牛顿环牛顿环 11-3 11-3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉 11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜选择进入下一节：选择进入下一节：11-6 11-6 光的衍射光的衍射第十一章第十一章 光学光学11-3 11-3 光程光程 薄膜干涉薄膜干涉物理学物理学第五版第五版