光学教程-总结.ppt

l k a+b = = 6.00×10-4 6.00×10-5 =10 k 0,±1,±2,±3,±5,±6,±7,±9 = 明条纹的级数为： ±10 k = 而当 时 = j 900 实际上是看不到这一级条纹的。 返回 结束 超声波在液体中形成驻波时产生 周期性的疏密分布，可等效地将其看作一 个平面光栅。(1)试用超声波的频率n ，超声 波在液体中的传插速度v来表示光栅常量 d (2)当入射光的波长为l 在焦距为 f 的透镜L2 焦平面处的屏上，测得相邻两级衍射条纹间 的距离为Δx，试证明，超声波在液体中的传 播速度为: n Δ l v f = 2 x L1 L2 f T S 超声发生器 读数 显微镜 返回 结束 在迈克耳逊干涉仪的两臂中分别引入 10 厘米长的玻璃管 A、B ，其中一个抽成真空，另一个在充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？ （下一页） 解：设空气的折射率为 n 相邻条纹或说条纹移动一条时，对应光程差的变化为一个波长，当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足： 迈克耳逊干涉仪的两臂中便于插放待测样品，由条纹的变化测量有关参数。精度高。 （结束） 使用单色光来观察牛顿环，测得 某一明环的直径为3.00mm，在它外面第五 个明环的直径为4.60mm，所用平凸透镜的 曲率半径为1.03m，求此单色光的波长。 返回 结束 解：第k级明环半径 2 2 = rk 2k-1 Rl = rk+5 2(k+5)-1 2 2 Rl 2 = 2k+9 Rl = 5Rl 2 rk rk+5 2 l = 2 rk rk+5 2 5R × ( ) ( ) + dk dk+5 dk dk+5 5R 4 = ( ) ( ) + rk rk+5 rk rk+5 5R = = (4.60+3.00)(4.60-3.00) 4×5×1030 =5.19×10-4 (mm) =590 (nm) 返回 结束 迈克耳孙干涉仪可用来测量单 色光的波长，当M2移动距离d=0.3220mm 时，测得某单色光的干涉条纹移过N=1204 条，试求该单色光的波长。 返回 结束 解： N d l 2 = N d l 2 = = 0.32×2×10-3 1024 =534.8 (nm) 返回 结束 第二章 光的衍射 惠更斯原理 惠更斯原理表述为：任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波的包络面形成整个波在该时刻的新波面。 第二章 光的衍射 惠更斯---菲涅耳原理 菲涅尔根据惠更斯的“次波”假设，补充了描述次波的基本特征---相位和振幅的定量表示式，并增加了“次波相干叠加”的原理，使之发展成为惠更斯—菲涅尔原理。 第二章 光的衍射 上式称为菲涅耳积分。借助惠更斯—菲涅耳原理可解释和描述光束通过各种形状的障碍物时所产生的衍射现象。菲涅耳衍射的计算很困难，可以用振幅矢量叠加法做近似的处理。 第二章 光的衍射 菲涅耳半波带 在这种情况，由任何相邻两带的对应部分所发出的次波到达P点时的光程差为 ， 而相位差为 。这样分成的环形带称为菲涅耳半波带（简称半波带）。 第二章 光的衍射 合振动的振幅矢量为： 上式中，当k是奇数时取正号，亮点；当k是偶数时取负号，暗点。 第二章 光的衍射 圆孔的菲涅尔衍射 如果用平行光照射圆孔， 则 第二章 光的衍射 圆屏的菲涅耳衍射 即不管圆屏的大小和位置如何，圆屏几何影子的中心永远有光到达。 圆屏遮蔽了开始的k个带，则P点的合振幅为： 第二章 光的衍射 波带片 只能让奇数半波带或偶数半波带透光，那么由于各波带上相应各点到达考察点的光程差为波长的整数倍，各次波到达该点时所引起的光振动的相位差为 的整数倍，因而相互加强，合振幅为： 在任一情况下，合成振动的振幅均为相应的各半波带在考察点所产生的振动振幅之和。这样做成的光学元件叫做波带片。 或 其中R为物距， 为像距 波带片的作用类似于透镜成像作用， 第二章 光的衍射 夫朗禾费单缝衍射 第二章 光的衍射 （1）单缝衍射中央最大的位置 即 （中央最大值的位置） （2）单缝衍射最小值的位置 即 （最小值位置） （3）单缝衍射次最大的位置 （4） 又称衍射反比律。物理意义：首先反映了障碍物与光波之间限制和扩展的辨证关系。其次，包含着“放大”。缝宽减小， 就增大。不是通常的几何放大，而是一种光学变换放大，这是激光测径和衍射用于物质结构分析的基本原理。 第二章