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1、物理教研室 陈亮1.杨氏双缝干涉、薄膜干涉2.夫琅和费单缝衍射、光栅衍射3.偏振、旋光4.半波损失、光程、自然光、偏振光本章要点第1页/共44页物理教研室 陈亮 11.1 光的干涉 光是一种电磁波平面电磁波方程可见光的范围 光矢量 用 矢量表示光矢量,它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用.电磁波是横波第2页/共44页物理教研室 陈亮P21 相干光普通光源发光特点：1、原子发光是断续的2、振动方向不同3、振动频率不同普通光源的发光机制原子能级及发光跃迁基态激发态跃迁自发辐射第3页/共44页物理教研室 陈亮p杨氏双缝干涉实验第4页/共44页物理教研室 陈亮暗纹明纹明暗条纹的位置条纹位置与波长的关
2、系：第5页/共44页物理教研室 陈亮条纹间距（宽度）：单色光各级明、暗条纹宽度相同，不同波长的光条纹宽度不同。条纹亮度：各级明条纹亮度相同。第6页/共44页物理教研室 陈亮洛埃镜实验PML半波损失：光从光疏媒质（n较小）射向光密媒质（n较大）时，反射光的相位较之入射光的相位跃变了 ，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失。折射光没有半波损失。第7页/共44页物理教研室 陈亮光程光程同一束光在不同的介质中频率不变。第8页/共44页物理教研室 陈亮光程：光程：nr光程差：光程差：=n2r2-n1r1本质：把光在媒质中的传播折算成在真空中的传播。本质：把光在媒质中的传播折算成在
3、真空中的传播。相干光产生明、暗条纹的条件：相干光产生明、暗条纹的条件：例1：例11-1第9页/共44页物理教研室 陈亮薄膜干涉薄膜干涉当 时 考虑半波损失时，附加光程差取 均可，符号不同，取值不同，对问题实质无影响.注意第10页/共44页物理教研室 陈亮例2：例11-2增透膜 2 3玻璃第11页/共44页物理教研室 陈亮11.2 光的衍射衍射现象：衍射现象：只有当波长与障碍物的线度可比拟 时，才能观察到明显的衍射现象。惠更斯惠更斯-菲涅尔原理菲涅尔原理 子波干涉夫琅和费单缝衍射：夫琅和费单缝衍射：光源、单缝、屏幕距离无穷远缝宽a、波长、焦距f、衍射角第12页/共44页物理教研室 陈亮衍射角对称
4、轴上为中央明条纹P点的干涉结果由A、B的光程差BC=aSin决定第13页/共44页物理教研室 陈亮AB分割为两个半波带：半波带法半波带：BC上半个波长在AB上对应的部分。AB分割为三个半波带：剩下一个半波带无法抵消，所以P点为明条纹。对应点的光程差为/2，所以互相抵消，P点为暗条纹。第14页/共44页物理教研室 陈亮单缝衍射明、暗条纹的条件：单缝衍射明、暗条纹的条件：各级明条纹亮度第15页/共44页物理教研室 陈亮光栅衍射 由许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件.衍射角第16页/共44页物理教研室 陈亮狭缝宽度：a 刻痕宽度：b 光栅常数光栅常数：d=a+b光栅衍射光栅衍射=单缝衍涉
5、单缝衍涉+多缝干涉多缝干涉光栅公式光栅公式（明条纹）（a+b）Sin=k (k=0，1，2，3)缺级现象缺级现象 单缝衍射为暗条纹时，即aSin=k时，干涉出现缺级。即（a+b）/a为整数时，发生为整数时，发生缺级缺级。光栅衍射光谱光栅衍射光谱例3：例11-4第17页/共44页物理教研室 陈亮 光的波动性 干涉、衍射。光波是横波 偏振、旋光。机械横波与纵波的区别机械波穿过狭缝11.3 光的偏振第18页/共44页物理教研室 陈亮自然光 偏振光自然光：一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫自然光。自然光以两互相垂直的、互为独立的、振幅相等的光振
6、动表示,并各具有一半的振动能量。符号表示注意 各光矢量间无固定的相位关系。二互相垂直方向是任选的。第19页/共44页物理教研室 陈亮完全偏振光（线偏振光）：符号表示部分偏振光：某一方向的光振动比与之垂直方向上的 光振动占优势的光为部分偏振光。符号表示光振动只沿某一固定方向的光。振动面第20页/共44页物理教研室 陈亮 起 偏偏振片 起偏与检偏 二向色性:某些物质能吸收某一方向的光振动,而只让与这个方向垂直的光振动通过。偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片。偏振化方向：偏振片中能让光振动通过的某一 特定方向。偏振化方向起偏器第21页/共44页物理教研室 陈亮检偏器 检 偏起偏器第22页/共44页物
7、理教研室 陈亮马吕斯定律NM检偏器起偏器NM第23页/共44页物理教研室 陈亮例4 有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器.当它们偏振化方向间的夹角为 时,一束单色自然光穿过它们,出射光强为 ;当它们偏振化方向间的夹角为 时,另一束单色自然光穿过它们,出射光强为 ,且 .求两束单色自然光的强度之比.解：设两束单色自然光的强度分别为 和 .经过起偏器后光强分别为 和 .经过检偏器后第24页/共44页物理教研室 陈亮立体电影原理第25页/共44页物理教研室 陈亮第26页/共44页物理教研室 陈亮第27页/共44页物理教研室 陈亮旋光现象旋光现象振动面发生旋转迎着出射光观察：右旋右旋：顺时针
8、左旋左旋：逆时针对旋光物质：=dd：单位为分米 ：旋光率旋光率对旋光溶液：=cdc:浓度 单位为克/厘米3 ：比旋率（度）比旋率（度）与物质性质、光波波长及溶液温度有关旋光计旋光计第28页/共44页物理教研室 陈亮11.4 11.4 光的吸收光的吸收朗伯定律朗伯定律 ：吸收系数：吸收系数朗伯朗伯-比尔定律比尔定律对溶液：第29页/共44页物理教研室 陈亮令令透射比透射比 吸收度吸收度 消光系数消光系数 比色计比色计 分光光度计分光光度计 光谱分析光谱分析 第30页/共44页物理教研室 陈亮 干涉：杨氏双缝干涉 薄膜干涉、半波损失、光程 衍射：夫琅和费单缝衍射 光栅公式、半波带、缺级、色散 偏振
9、：马吕斯定律、自然光、偏振光 旋光：左旋、右旋、比旋率 吸收：朗伯-比尔定律、吸收度本章小结 第31页/共44页物理教研室 陈亮11-2、11-11作业第32页/共44页物理教研室 陈亮EHC电 磁 波第33页/共44页物理教研室 陈亮400450500550600650760nm 紫 蓝 绿 黄 橙 红可 见 光 谱第34页/共44页物理教研室 陈亮条纹位置与波长的关系：第35页/共44页物理教研室 陈亮光 强 分 布 图第36页/共44页物理教研室 陈亮圆孔衍射单缝衍射*光的衍射现象*第37页/共44页物理教研室 陈亮菲涅尔衍射和夫琅和费衍射夫 琅 和 费 衍 射光源、屏与缝相距无限远缝在
10、实验中实现夫琅和费衍射菲 涅 尔 衍 射缝 光源、屏与缝相距有限远第38页/共44页物理教研室 陈亮单缝衍射各级条纹亮度第39页/共44页物理教研室 陈亮入射光为白光时，不同，不同，按波长分开形成彩色光谱.一级光谱二级光谱三级光谱白光的衍射光谱称为色散现象第40页/共44页物理教研室 陈亮 光 谱 分 析 由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量第41页/共44页物理教研室 陈亮连续光谱连续光谱固体热辐射固体热辐射线光谱线光谱原子发光原子发光带光谱带光谱分子发光分子发光按光谱结构分光 谱 分 类第42页/共44页物理教研室 陈亮按光谱机制分类按光谱机制分类发射光谱发射光谱样品光源样品光源分光器分光器纪录仪纪录仪吸收光谱吸收光谱连续光源连续光源样品样品分光器分光器纪录仪纪录仪第43页/共44页物理教研室 陈亮感谢您的观看！第44页/共44页