大学物理-光学

<1>大纲:

1.相干条件、干涉判据、光程与光程差、相位突变与附加光程

2.杨氏双缝(分波阵面)

3.薄膜干涉(等倾干涉、等厚干涉)、劈尖、牛顿环

4.迈克尔孙干涉(公式)

5.单缝夫琅和费(中央明纹、明暗纹条件)、菲涅尔半波带

6.圆孔夫琅和费、艾里斑、瑞利判据、仪器分辨率

7.光栅衍射、光栅常数、光栅方程(主极大、主明纹)、*缺级

8.偏振光、部分偏振光、自然光

9.起偏与检偏、马吕斯定律

10.布儒斯特定律、起偏振角、相加和为90度

<2>思考题

1.干涉三要素:频率相同,振动方向相同,相位差恒定;

2.获得相干光的原理:由光源上同一点发出的光设法“一分为二”,然后再使这两部分叠加起来;

      方法:分波阵面法、分振幅法;

3.杨氏双缝实验:

(1)当双缝的宽度增大时:光场内光能将增大 ,干涉条纹的亮度增加,衍射中央明区的范围变小 ,该范围内的干涉条纹减少
(2)当线光源s平行干双缝移动时:干涉条纹将向反方向平移  
(3)当线光源s向双缝屏移近时:干涉条纹的位置和间距并无影响,但明条纹的光强因光强变化而发生相应的变化
(4)当线光源s逐渐增宽时:使条纹逐渐模糊直至消失

4.为什么刚吹起 的肥皂泡(很小时)看不到颜色?当肥皂泡吹大到一定程度时,会看到有彩色 ,而目这些彩色随着肥皂泡的增大而改变。试解释此现象 ,当肥皂泡大到将要破裂,将呈现什么颜色?为什么 ?
答 :肥皂泡作为空气薄膜,厚度e使在其上下表面反射光的光程差满足一定条件时,就形成干涉图样。在日光照射下 ,对一定厚度的薄膜 ,并非所有波的光强都能被加强。刚吹起的肥皂泡表面看不到这种现象 ,那是由于膜的厚度太大超过了日光的相干长度。当肥皂泡大到将要破裂时,膜的厚度趋于零,对于日光中所有波长的光来说 ,光 程差均满足干涉相消条件,因此,从反射方向看只能是黑色的

5.牛顿环和迈克耳孙干涉仪实验中的圆条纹均是从中心向外由疏到密的明暗相间的同心圆,说明这两种干涉条纹不同之处,若增加空气薄膜厚度,这两种条纹将如何变化

牛顿环为等厚干涉,迈克尔孙干涉仪为等倾干涉;前者向内收缩,后者向外拓展

6.据金星表面反射的光是部分偏振光 ,这样可以推测金星太大气层具有镜面特性的物质 ,其根据是什么?
答:当自然光在任意两种各向同性介质的分界面发生反射和折射时,反射和折射光一般都是部分偏振光 ,其偏振度与入射角以及两种介质的折射率有关。


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