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1、高等物理波动光学及相对论本讲稿第一页，共二十页一、基本概念一、基本概念1 1、相干光的获得、相干光的获得分波阵面法分波阵面法 分振幅法分振幅法 把由光源上同一点发出的光设法分成两部分，再叠加把由光源上同一点发出的光设法分成两部分，再叠加起来。起来。3、半波损失、附加光程差、半波损失、附加光程差、半波损失、附加光程差、半波损失、附加光程差2、光程与光程差、光程与光程差 当光从光疏媒质射向光密媒质时，反射光有位相当光从光疏媒质射向光密媒质时，反射光有位相 的突变，相当于的突变，相当于 的附加光程差，叫的附加光程差，叫半波损失半波损失。波波 动动 光光 学学本讲稿第二页，共二十页二、处理光的干涉的方
2、法二、处理光的干涉的方法1 1、干涉加强与减弱的条件、干涉加强与减弱的条件2 2、杨氏双缝干涉、杨氏双缝干涉光程差光程差 d sin 相邻两明纹相邻两明纹(或暗纹或暗纹)中心间距离：中心间距离：本讲稿第三页，共二十页3、薄膜等厚干涉、薄膜等厚干涉牛顿环牛顿环明环和暗环的半径分别为：明环和暗环的半径分别为：劈尖干涉劈尖干涉相邻明纹相邻明纹(暗纹暗纹)间的厚度差间的厚度差：相邻明纹相邻明纹(暗纹暗纹)中心间距离中心间距离:暗环半径暗环半径明环半径明环半径orRC垂直入射：垂直入射：本讲稿第四页，共二十页1、单缝夫琅和费衍射、单缝夫琅和费衍射用菲涅耳半波带法处理用菲涅耳半波带法处理三、光的衍射三、光
3、的衍射(1)屏幕上明暗条纹的位置由下式决定屏幕上明暗条纹的位置由下式决定(2)屏幕上条纹间距屏幕上条纹间距中央明条纹的线宽度中央明条纹的线宽度相邻条纹中心间距相邻条纹中心间距本讲稿第五页，共二十页(3)缺级现象缺级现象主极大主极大(4)重级现象重级现象2、光栅衍射、光栅衍射 (1)光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合效应，其特点是：光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合效应，其特点是：明纹亮而细窄，两明纹之间形成一片暗区。明纹亮而细窄，两明纹之间形成一片暗区。(2)屏幕上主极大位置由光栅公式决定屏幕上主极大位置由光栅公式决定干涉明纹干涉明纹衍射暗纹衍射暗纹干涉主极大消失干涉主极大消失本讲稿第六页，共
4、二十页四、光的偏振四、光的偏振四、光的偏振四、光的偏振1、马吕斯定律：、马吕斯定律：反射光是偏振光，且光振动垂直于入射面，而反射光是偏振光，且光振动垂直于入射面，而折射光仍折射光仍为部分偏振光。为部分偏振光。当入射角等于某一特定值当入射角等于某一特定值i0，i0满足满足：2、布儒斯特定律：、布儒斯特定律：注意注意：i0 叫叫布儒斯特角布儒斯特角，或称为全偏振角，当入射角等，或称为全偏振角，当入射角等于全偏振角时，于全偏振角时，反射光线和折射光线垂直反射光线和折射光线垂直。本讲稿第七页，共二十页一、狭义相对论的两个基本假设一、狭义相对论的两个基本假设二、洛仑兹变换二、洛仑兹变换洛洛仑仑兹兹变变换
5、换式式逆逆变变换换式式狭义相对论狭义相对论本讲稿第八页，共二十页三、狭义相对论时空观三、狭义相对论时空观1)同时的相对性：同时的相对性：当当 t=0时，时，t 不一定等于不一定等于0 在某一参照系中在某一参照系中同时、同地同时、同地所发生的两个事件，在任何所发生的两个事件，在任何参照系中测量都是参照系中测量都是同时同时发生的。发生的。2)时间延缓时间延缓若：若：x1=x2，t1 t2，则，则 在某一参照系中在某一参照系中同地同地发生两个事件的时间间隔为发生两个事件的时间间隔为固有固有时间时间，在另一参照系中测量的这一，在另一参照系中测量的这一时间时间间隔间隔膨胀膨胀。固有时间固有时间本讲稿第九
6、页，共二十页3)长度收缩长度收缩固有长度固有长度 静止时测得棒的长度叫静止时测得棒的长度叫固有长度固有长度，相对棒长方向运动时，相对棒长方向运动时，测得的长度要变短，长度沿运动方向长度测得的长度要变短，长度沿运动方向长度收缩收缩。四、狭义相对论动力学基础四、狭义相对论动力学基础1、相对论质量、相对论质量静止质量静止质量2、相对论动量、相对论动量3、相对论能量、相对论能量静止能量静止能量总能量：总能量：动能：动能：本讲稿第十页，共二十页4-14-2习习 题题 课（四）课（四）要使要使e最小，令最小，令k=1(B)4-3(B)(C)4-4(B)4-5k2=3,6,9,12(D)本讲稿第十一页，共二
7、十页4-64-74-8固有时固有时测量时测量时 x=5光年光年固有长度固有长度测量长度测量长度 x=3光年光年本讲稿第十二页，共二十页4-94-10空气中干涉条纹间距为：空气中干涉条纹间距为：在水中干涉条纹间距为：在水中干涉条纹间距为：4-114个半波带个半波带第一级暗纹第一级暗纹本讲稿第十三页，共二十页4-124-134-14本讲稿第十四页，共二十页4-164-15本讲稿第十五页，共二十页4-17设第五条明纹到棱边的距离为设第五条明纹到棱边的距离为l充入液体前：充入液体前：n=1充入液体后：充入液体后：n=1.4本讲稿第十六页，共二十页4-18(1)反射光的光程差反射光的光程差(2)已知已知rk=1.0cm本讲稿第十七页，共二十页4-19本讲稿第十八页，共二十页4-20 本讲稿第十九页，共二十页4-21火箭上升的时间（地球上的钟）：火箭上升的时间（地球上的钟）：火箭上升的高度（相对地球）：火箭上升的高度（相对地球）：导弹返回的时间（地球上的钟）：导弹返回的时间（地球上的钟）：本讲稿第二十页，共二十页