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1、光学总复习,几何光学（h 0,l0）,光 学,波动光学(h 0,l0),主要内容,量子光学（h0,l0）,波动性,电磁性,光波与物质的电磁相互作用,光波的叠加1.线性叠加原理.独立传播原理,横波性,光的偏振,线性介质,光的干涉,光的衍射,有限束光波相干叠加,无限束光波相干叠加,1,5,4,2,3,6,2.光的干涉,相干光源的获得方法,光 的 干 涉,光的干涉条件:3个必要条件和3个补充条件,几种典型的干涉1.明暗条纹条件,2.条纹的分布,3.条纹动态变化.,迈克耳孙干涉仪,增反、透薄膜,劈尖等厚干涉，牛顿环,F-P 干涉仪,杨氏干涉等,分波阵面法,等倾干涉,光程定义:nr,光程差的计算,分振幅
2、法,光 程,薄膜干涉,等厚干涉,主要内容,多光束干涉,一、基本概念：,光的折射率：,光强：,光速：c=299 792 458 米/秒,可见光范围：390760 nm(7.73.9)1014 Hz,光的相干条件：基本（必要）条件：,同频率、同振动方向、位相差恒定.,补充条件：,光程差不能太大：,光源线度受限制：,光程：相同时间内，光在介质中走 r，相当于在真空中走 nr.,光程差：,几何路径介质 n半波损失,振幅相差不悬殊：,条纹可见度：,二、掌握内容：,1、杨氏干涉：,亮纹：,2、等倾、等厚干涉：,3、迈克尔逊干涉仪；,4、F-P 干涉仪；,5、牛顿环.,条纹间隔：,时间相干性：,空间相干性：
3、,光谱重合问题：,光疏光密,例1:钠光灯作光源，波长，屏与双缝的距离 L=500 mm,(1)d=1.2 mm 和 d=10 mm,相邻明条纹间距分别为多大？(2)若相邻明条纹的最小分辨距离为 0.065 mm,能分辨干涉条纹的双缝间距是多少？,解:,(1)d=1.2 mm,d=10 mm,(2),双缝间距 d 为：,例2:杨氏双缝实验中，P为屏上第五级亮纹所在位置。现将 一 玻璃片插入光源 发出的光束途中，则P点变为中央 亮条纹的位置，求玻璃片的厚度。,解、没插玻璃片之前二光束的光程差为,已知:玻璃,插玻璃片之后二光束的光程差为,例3:用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色光谱？
4、,解:用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成外红内紫的对称彩色光谱.当 k 级红色明纹位置xk红大于k+1级紫色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。据前述内容有,红=7600，紫=4000,代入得:K=1.1,表明:白光照射时在中央白色明纹两侧，只有第一级彩色光谱是清晰可辨的.,玻璃 n1=1.5，镀MgF2 n2=1.38，放在 空气中，白光垂直射到膜的表面，欲使反射光中=550nm 的成分相消，求：膜的最小厚度。,反射光相消=增透,思考：若 n2n3 会得到什么结果？为什么望远镜的镜片有的发红，有的发蓝？,效果最好,例4:,例5:如图所示，在折射率为1.50的平板玻璃表面有一层厚
5、度为300nm，折射率为1.22的均匀透明油膜，用白光垂直射向油膜，问：1)哪些波长的可见光在反射光中产生相长干涉?2)哪些波长的可见光在透射光中产生相长干涉?3)若要使反射光中=550nm的光产生相干涉，油膜的最小厚度为多少?,解：(1)因反射光之间没有半波损失，由垂直入射 i=0，得反射光相长干涉的条件为,k=1 时,红光,k=2 时,故反射中只有可见光的红光产生相长干涉.,紫外,d,(2)对于透射光，相长条件为：,k=1 时,红外,k=2 时,青色光(红光的补色),k=3 时,紫外,(3)由反射相消干涉条件为：,显然 k=0 所产生对应的厚度最小，即,例6：,问：1.若反射光相消干涉的条
6、件中取 k=1，膜的厚度为多少？2.此增透膜在可见光范围内有没有增反？,已知：用波长，照相机镜头n3=1.5,其上涂一层 n2=1.38 的氟化镁增透膜，光线垂直入射。,解：1.因为，所以反射光经历两次半波损失。反射光相干相消的条件是：,代入k=1 和 n2 求得：,此膜对反射光相干相长的条件：,可见光波长范围 400700nm,波长412.5nm的可见光有增反。,结果,问：2.此增透膜在可见光范围内有没有增反？,例7：氦氖激光器中的谐振腔反射镜，要求对波长=6328A0的单色光反射率达99%以上，为此在反射镜的玻璃表面上交替镀上 ZnS(n1=2.35)和低折射率材料MgF2(n2=1.38
7、)，共十三层，求每层膜的实际厚度？（按最小厚度要求）,实际使用光线:垂直入射，有半波损失。所以,ZnS的最小厚度,MgF的最小厚度,例8：,已知：用紫光照射，借助于低倍测量显微镜测得由中心往外数第 k 级明环的半径,k 级往上数第16 个明环半径，平凸透镜的曲率半径R=2.50m,求：紫光的波长？,解：根据明环半径公式：,例9：,在迈克耳孙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？,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，
8、当观察到107.2 条移过时，光程差的改变量满足：,迈克耳孙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。,例10：,扬氏装置中，若已知波长为589nm在远处的光屏上形成角宽度为 0.020 的暗纹.若将整个装置浸入水中，求双缝间距和条纹的角宽度.,提示：,空气中：,水中：,对切透镜的成像和干涉问题：,比累(Billet)剖开透镜,提示：,胶合对切透镜？,梅斯林(G.Meslin)对切透镜,梅斯林对切透镜的特殊情况,干涉条纹形状？,半圆形,干涉条纹形状？,半圆形,检查光学平面的缺陷,条纹偏向膜（空气）厚部，表示平面上有凸起。“凸”向厚处偏！,平面上有凹坑。“凹”向薄处偏！,环外扩：要打磨中央部分,环内缩：要打磨边缘部分,牛顿环在光学冷加工中的应用,1.光强分布,其中:,令:,法布里-珀罗干涉仪 多光束干涉,讨论：,所以：称F 为精细度.,2.应用：,(1)F-P 滤光膜（干涉滤光片）,如果：nd=500nm，白光垂直入射，则透射光，由：,可见光中只有：500nm 的光可通过!,(2)共焦F-P干涉仪,a.分辨本领比平面型的更高;,b.测量激光谱线的线宽;,c.构成激光谐振腔的一种.,3.有同一相位差的多光束叠加,讨论:,主最大,最小 N-1个,次最大 N-2个,第一极小=p,故 j”从1开始,ii.次极大光强,理解：,理解：,
