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1、色散干涉衍射偏振第1页，共49页，编辑于2022年，星期二光的光的颜颜色色红红橙橙黄黄绿绿蓝蓝靛靛紫紫偏向角偏向角小小 大大折射率折射率较较小小 较较大大在媒在媒质质中中的光速的光速较较大大 较较小小“彩虹彩虹”是常见的一种色散现象，形成的原是常见的一种色散现象，形成的原因是太阳光被悬在空中的许多小水珠色散而因是太阳光被悬在空中的许多小水珠色散而形成了彩色光带。形成了彩色光带。第2页，共49页，编辑于2022年，星期二薄膜干涉薄膜干涉4.4.4.4.像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹5.5.5.5.随着时间的推移，条纹间距越
2、来大。随着时间的推移，条纹间距越来大。随着时间的推移，条纹间距越来大。随着时间的推移，条纹间距越来大。1 1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。3 3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。2 2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。第3页，共49页
3、，编辑于2022年，星期二由于重力的作用，肥皂由于重力的作用，肥皂由于重力的作用，肥皂由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的薄膜将形成上薄下厚的薄膜将形成上薄下厚的薄膜将形成上薄下厚的楔形。楔形。楔形。楔形。光从薄膜的前后两个光从薄膜的前后两个光从薄膜的前后两个光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光表面反射出来两个光表面反射出来两个光表面反射出来两个光波，这两列光波的频波，这两列光波的频波，这两列光波的频波，这两列光波的频率相同，产生干涉。率相同，产生干涉。率相同，产生干涉。率相同，产生干涉。现象解释现象解释前表面前表面前表面前表面后表面后表面后表面后表面第4页，共49页，编辑于2022年，星
4、期二例、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的例、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？面反射的光线叠加而成的？A A、a a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B B、a a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C C、a a的下表面和的下表面和b b的上表面的上表面D D、a a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面C C第7页，共49页，编辑于2022年，星期二例：利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度例：利
5、用薄膜干涉可检查工件表面的平整度.如图如图(a)(a)所示所示,现使透明标准板现使透明标准板M M和待检工件和待检工件N N间形成一楔间形成一楔形空气薄层形空气薄层,并用单色光照射并用单色光照射,可观察到如图可观察到如图(b)(b)所示所示的干涉条纹的干涉条纹,条纹的条纹的弯曲处弯曲处P P和和Q Q对应于对应于A A和和B B处处,下列判断中正确的是下列判断中正确的是().().(A)N(A)N的上表面的上表面A A处向上凸起处向上凸起(B)N(B)N的上表面的上表面B B处向上凸起处向上凸起(C)(C)条纹的条纹的cdcd点对应处的薄膜厚点对应处的薄膜厚度相同度相同(D)(D)条纹的条纹的
6、d d、e e点对应处的薄膜点对应处的薄膜厚度相同厚度相同BCBC 第8页，共49页，编辑于2022年，星期二 用干涉法检查工件表面的质量时用干涉法检查工件表面的质量时,产生的干涉产生的干涉条纹是一组平行直线条纹是一组平行直线,若让劈尖的上表面略向上平移若让劈尖的上表面略向上平移,如图如图(a)(a)所示所示,则干涉条纹将则干涉条纹将_._.若恰当若恰当增大劈尖的倾角如图增大劈尖的倾角如图(b)(b)所示所示,则干涉条纹将则干涉条纹将_(_(均选填均选填“变宽变宽”、“变窄变窄”或或“不变不变”).).不变不变 变窄变窄 第9页，共49页，编辑于2022年，星期二2.增透膜增透膜增透膜增透膜增
7、透膜增透膜薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜当薄膜当薄膜当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/41/41/41/4时时时时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路，从薄膜前后两表面反射回来的光的路，从薄膜前后两表面反射回来的光的路，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小程差恰好等于半个波长，
8、它们干涉相消，减小程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。增透膜。增透膜。增透膜。第10页，共49页，编辑于2022年，星期二另一种实现光的干涉装置另一种实现光的干涉装置另一种实现光的干涉装置另一种实现光的干涉装置 牛顿环牛顿环牛顿环牛顿环压紧两块小玻璃片可看到彩色环压紧两块小玻璃片可看到彩色环压紧两块小玻璃片可看到彩色环压紧两块小玻璃片可看到彩色环第11页，共49页，编辑于2022年，星期二杨氏杨氏杨氏杨氏双缝双缝双缝双缝干涉
9、实验干涉实验干涉实验干涉实验1 1 1 1、装置特点装置特点装置特点装置特点：2 2 2 2、要用单色光要用单色光要用单色光要用单色光单缝单缝单缝单缝双缝双缝双缝双缝S1S1S SS2S2屏屏屏屏屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间的条纹屏上形成的明暗相间条纹叫做屏上形成的明暗相间条纹叫做屏上形成的明暗相间条纹叫做屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样干涉图样干涉图样干涉图样2 2）双缝很近双缝很近双缝很近双缝很近 0.1mm 0.1mm1 1）双缝）双缝）双缝）双缝S1S1、S2S2到单缝到单缝到单缝到单缝S S的距离相等的距离相等的距离相等的距离相
10、等双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，叫源，叫源，叫源，叫相干光源相干光源相干光源相干光源(频率相同频率相同频率相同频率相同)双缝的作用双缝的作用双缝的作用双缝的作用：单缝的作用：单缝的作用：单缝的作用：单缝的作用：获得光源获得光源获得光源获得光源第12页，共49页，编辑于2022年，星期二（1 1）空间的某点距离光源空间的某点距离光源S1S1和和S2S2的的路程差为路程差为0 0、1 1、2 2、3 3、等、等波长的整数倍（波长的整数倍（半波长的偶数倍半波长的偶数倍
11、）时，该点为振动加强时，该点为振动加强点点。（2 2）空间的某点距离光源）空间的某点距离光源S1S1和和S2S2的路程差为的路程差为/2/2、3 3/2/2、5/25/2、等、等半波长的半波长的奇数倍奇数倍时，该点为振动减时，该点为振动减弱点。弱点。总结规律总结规律光程差光程差光程差光程差 =k=k=k=k（k=0k=0k=0k=0，1 1 1 1，2 2 2 2，等），等），等），等）光程差光程差光程差光程差 =（2k-1)/2 2k-1)/2 2k-1)/2 2k-1)/2 (k=1,2,3,(k=1,2,3,(k=1,2,3,(k=1,2,3,等）等）等）等）亮纹亮纹 暗纹暗纹第13页，
12、共49页，编辑于2022年，星期二推导推导亮（暗）纹间距的公式亮（暗）纹间距的公式x=x=第14页，共49页，编辑于2022年，星期二白光的干涉图样是什么样的？白光的干涉图样是什么样的？白光的干涉图样是什么样的？白光的干涉图样是什么样的？明暗相间的彩色条纹；明暗相间的彩色条纹；明暗相间的彩色条纹；明暗相间的彩色条纹；中央为白色亮条纹；中央为白色亮条纹；中央为白色亮条纹；中央为白色亮条纹；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。在每条彩色亮纹中红光总
13、是在外侧，紫光在内侧。在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。为什么会这样为什么会这样为什么会这样为什么会这样?第15页，共49页，编辑于2022年，星期二2、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时：（滤光片（只能透过绿光），这时：（）A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜
14、色的双缝干涉条纹消失缝干涉条纹消失B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹仍然存在条纹仍然存在C、任何颜色的干涉条纹都不存在。、任何颜色的干涉条纹都不存在。D、屏上无任何亮光、屏上无任何亮光C第16页，共49页，编辑于2022年，星期二激激光光束束调节狭调节狭缝宽窄缝宽窄狭缝狭缝像像屏屏 取一个不透光的屏，在取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，在缝后适以调节的狭缝，在缝后适当距离处放一个像屏，用当距离处放一个像屏，用平行的单色光照射。平行的单色光照射。调节的狭缝的宽窄，如果能在光屏上调节的狭缝的宽窄，如
15、果能在光屏上观察到比狭缝的宽观察到比狭缝的宽度宽得多的亮区度宽得多的亮区，就证明了光的衍射现象存在。，就证明了光的衍射现象存在。第17页，共49页，编辑于2022年，星期二单缝衍射条纹的特征单缝衍射条纹的特征光的衍射光的衍射1 1、中央亮纹宽而亮、中央亮纹宽而亮2 2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗第18页，共49页，编辑于2022年，星期二A AB BS S 1 1、孔较大时孔较大时屏屏上出现清晰的光斑上出现清晰的光斑 2 2、孔较小时孔较小时屏上出现屏上出现衍射花样衍射花样圆孔衍射圆孔衍射第19页，共49页，编辑于2022年，星期二圆屏衍射圆屏衍射泊
16、松亮斑泊松亮斑 不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能 使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果过物体的边缘而发生衍射的结果圆屏衍射圆屏衍射圆孔衍射圆孔衍射钢针的衍射钢针的衍射第20页，共49页，编辑于2022年，星期二1 1、光的干涉和衍射图样区别、光的干涉和衍射图样区别双缝干涉图样特点：双缝干涉图样特点：单缝衍射图象特点：单缝衍射图象特点：光的干涉和光的衍射的比较光的干涉和光的衍射的比较2 2、双缝干涉和单缝衍射都是光波叠加的结果，只是干、双缝干涉和单缝衍射都是
17、光波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹可认为是涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹可认为是极多且复杂的相干光的叠加。极多且复杂的相干光的叠加。明暗相间、中间较宽较亮，两边明暗相间、中间较宽较亮，两边对称亮度渐减弱对称亮度渐减弱明暗相间、等间距等亮度明暗相间、等间距等亮度红光红光第21页，共49页，编辑于2022年，星期二光的偏振光的偏振 第22页，共49页，编辑于2022年，星期二1.1.横波与纵波的区别横波与纵波的区别?什么是横波的偏振现象什么是横波的偏振现象?实验一实验一:横波的偏振现象横波的偏振现象 取一根软绳，一端固取一根软绳，一端固定在墙上，手持另一端上下定在
18、墙上，手持另一端上下抖动，就在软绳上形成一列抖动，就在软绳上形成一列横波横波.腰横别扁担进不了城门腰横别扁担进不了城门第23页，共49页，编辑于2022年，星期二2.2.什么是光的偏振现象什么是光的偏振现象?实验二实验二:让光源的光通过一片偏振片让光源的光通过一片偏振片()结论结论:在垂直于光的传播方向的平面内在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿任意光振动沿任意方向振动的强度相同方向振动的强度相同.现象现象:偏振片无论如何转动偏振片无论如何转动,光线不会发生变化光线不会发生变化第24页，共49页，编辑于2022年，星期二.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转
19、的检偏器，光强不变第25页，共49页，编辑于2022年，星期二.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第26页，共49页，编辑于2022年，星期二.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第27页，共49页，编辑于2022年，星期二.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第28页，共49页，编辑于2022年，星期二.检偏器检偏器自然光自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变第29页，共49页，编辑于2022年，星期二实
20、验三实验三:让光源的光通过用两片偏振片让光源的光通过用两片偏振片(起振器起振器,检偏器检偏器)现象现象:光通过第一片偏振片后再转动第二片偏振片光通过第一片偏振片后再转动第二片偏振片,光的强弱会发生变光的强弱会发生变化化结论结论:光也会发生偏振光也会发生偏振,说明光是横波说明光是横波.第30页，共49页，编辑于2022年，星期二.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第31页，共49页，编辑于2022年，星期二.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，
21、光强发生变化光强发生变化第32页，共49页，编辑于2022年，星期二.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第33页，共49页，编辑于2022年，星期二.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第34页，共49页，编辑于2022年，星期二.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化第35页，共49页，编辑于2022年，星期二.起偏器起偏器检偏器检
22、偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化光强发生变化两偏振片的偏振化方向相互垂直两偏振片的偏振化方向相互垂直 光强为零光强为零第36页，共49页，编辑于2022年，星期二实验四实验四:让光源的光通过用两片偏振片让光源的光通过用两片偏振片(起振器起振器,检偏器检偏器)第37页，共49页，编辑于2022年，星期二3.3.什么是自然光什么是自然光?自然光与偏振光的区别自然光与偏振光的区别?自然光自然光:由光源由光源(太阳、电灯等）直接发光而来。太阳、电灯等）直接发光而来。特点：特点：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，包含着在垂直于传播方向
23、上沿一切方向振动的光，且各振动方向的光强相等。且各振动方向的光强相等。第38页，共49页，编辑于2022年，星期二偏振光偏振光:在垂直于传播方向的平面内，只沿某一个方向振动在垂直于传播方向的平面内，只沿某一个方向振动的光。的光。反射光都是偏振光。反射光都是偏振光。.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光偏振光偏振光第39页，共49页，编辑于2022年，星期二第40页，共49页，编辑于2022年，星期二1.1.如图所示，让太阳光通过遮光板如图所示，让太阳光通过遮光板M 中的小孔中的小孔S S，在在M的右方放一偏振片的右方放一偏振片P P，P P 的右方再放一光屏的右方再放一光屏Q Q ，现以光的传
24、播方向为轴逐渐旋转偏振片，现以光的传播方向为轴逐渐旋转偏振片P P，关于屏关于屏Q Q 上光的亮度变化情况，下列说法中正确上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是的是A A、先变亮后变暗、先变亮后变暗 B B、先变暗后变亮、先变暗后变亮C C、亮度不变、亮度不变D D、光先变暗后变亮，再变暗，再变亮、光先变暗后变亮，再变暗，再变亮QPMSc第41页，共49页，编辑于2022年，星期二2 2.两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面以致两个偏振片紧靠在一起将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过如果将其中的一片旋转没有光通过如果将其中的一片旋转180180度，在旋转过程度，在旋转过程中，将会产生下述
25、的哪一种现象（中，将会产生下述的哪一种现象（）A A、透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零、透过偏振片的光强先增强，然后又减少到零B B、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值、透过偏振片的光强光增强，然后减少到非零的最小值C C、透过偏振片的光强在整个过程中都增强、透过偏振片的光强在整个过程中都增强D D、透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强、透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强A A第42页，共49页，编辑于2022年，星期二3 3：通过一块偏振片分别去观察电灯、蜡烛、月：通过一块偏振片分别去观察电灯、蜡烛、月亮、反光的黑板的光，当以入射光线为轴转动偏亮、反光的黑板的
26、光，当以入射光线为轴转动偏振片时，能够观察到光线强弱有变化的是振片时，能够观察到光线强弱有变化的是 （）A A、电灯、电灯 B B、蜡烛、蜡烛 C C、月亮、月亮 D D、反光的黑板、反光的黑板CD第43页，共49页，编辑于2022年，星期二激光激光Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation第44页，共49页，编辑于2022年，星期二1.方向性方向性激光是沿一定方向发射的一束很细的光束，激光是沿一定方向发射的一束很细的光束，光束的发散角很小。光束在几公里外，扩展范光束的发散角很小。光束在几公里外，扩展范围也不过几厘米，这样好的
27、方向性是普通光源围也不过几厘米，这样好的方向性是普通光源所无法达到的。可应用于测距，通信和雷达等所无法达到的。可应用于测距，通信和雷达等方面。方面。第45页，共49页，编辑于2022年，星期二2.亮度亮度由于激光的方向性好，能量在空间沿发由于激光的方向性好，能量在空间沿发射方向可高度集中，亮度比普通光源有极大射方向可高度集中，亮度比普通光源有极大提高。另外，采用特殊措施的激光器，还可提高。另外，采用特殊措施的激光器，还可以积累能量，引而不发，然后在极短时间内以积累能量，引而不发，然后在极短时间内发光。这样，将光束能量在时间上高度集中，发光。这样，将光束能量在时间上高度集中，进一步提高了激光的亮
28、度，可利用激光进行进一步提高了激光的亮度，可利用激光进行打孔，切割和焊接等。打孔，切割和焊接等。第46页，共49页，编辑于2022年，星期二3.单单色性色性所所谓单谓单色性好，是指光波的色性好，是指光波的颜颜色很色很纯纯，谱线谱线宽宽度很小，普通光源度很小，普通光源氪氪（Kr86）灯，波）灯，波长长，在氦，在氦氖氖激光器中，激光器中，两者相比，提高万倍。，两者相比，提高万倍。第47页，共49页，编辑于2022年，星期二4.相干性相干性普通光源发出是非相干光。激光是相普通光源发出是非相干光。激光是相干光。可应用到精密测量、通讯、测长、干光。可应用到精密测量、通讯、测长、测振、全息照相和信息处理等方向。测振、全息照相和信息处理等方向。第48页，共49页，编辑于2022年，星期二全息照相：全息照相：参考光参考光照相底片照相底片反射光反射光物光物光物物同一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上，物光也到达底片。两者干涉，在底片上形成复杂的干涉条纹，各点的明暗程度反映了叠加的加强和减弱的情形。第49页，共49页，编辑于2022年，星期二