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1、光学教程光学教程 各章内容小结各章内容小结 一、 光的电磁理论光是某一波段的电磁波, 其速度就是电磁波的 传播速度。光波中的振动矢量通常指的是电场强度。可见光在电磁波谱中只占很小的一部分,波长在 390 760 nm 的狭窄范围围以内。光强: I = A2。 二、光的相干条件:频率相同 、振动方向相同、相位差恒定。第第1 1章章 光的干涉光的干涉 三、相位差和光程差真空中 均匀介质中光程:光程差: 相位差: 四、干涉的分类: 五、干涉图样的形成: (1)干涉相长: (2)干涉相消: 六、干涉条纹的可见度: 七、半波损失的结论:当光从折射率小的光疏介质向折射率大的光密 介质表面入射时,反射过程中
2、反射光有半波损失。八、杨氏双缝: 九、等倾干涉:薄膜干涉时,当膜的上下表面平行即膜的厚度 处处相等,面光源入射,凡入射角相同的就形成同 一条纹,即同一干涉条纹上的各点都具有同一的倾 角等倾干涉条纹。十、等厚干涉: 薄膜干涉时,当膜的上下表面不平行,即膜的厚 度不相等,点光源入射,对应于每一直线条纹的薄膜 厚度是相等的等厚干涉条纹。十一、迈克耳孙干涉仪: 十二、劈尖:十三、牛顿环:第第2 2章光的衍射章光的衍射一、光的衍射现象 1.定义:光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴 影,并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。 2. 条件:障碍物的线度和光的波长可以比拟二、惠更斯菲涅耳原理波面 S 上每个面
3、积元 dS 都可以看成新的波源, 它们均发出次波。波面前方空间某一点 P 的振动 可以由 S 面上所有面积元所发出的次波在该点叠 加后的合振幅来表示。三、菲涅耳半波带任何相邻两带的对应部分所发出的次波到 达P点时的光程差都为/2 ,即相位相反。Ak=(a1ak)/2 四、菲涅耳波带片只让奇数或偶数半波带透光的屏(光学元件)波带片的焦距:f =k2 /(k)五、衍射的分类 1. 菲涅耳衍射2.夫琅禾费衍射 六、平面透射光栅: 光栅衍射光强分布公式: 光 栅 方 程 平行光垂直入射时:平行光倾斜(0)入射时:谱线的半角宽度(): Nd谱线愈窄,锐度愈好 。 谱线的缺级 : 当d是b的倍数时,j级谱
4、线消失,发生缺级。第第3 3章几何光学章几何光学一 、基本概念和基本规律 二、光在平面界面上的反射和折射 PP= d(1-1/n)最小偏向角: 三、光在球面上的反射和折射四、薄透镜= ,五、复合光具组 第第4 4章光学仪器的基本原理章光学仪器的基本原理 一、放大本领1. 人 眼 25 cm2. 放大镜3. 目 镜 4. 显微镜 5. 望远镜 二、分辨本领 1. 人 眼(瑞利判据) 2. 显微镜 3. 望远镜 4. 棱镜光谱仪5. 光栅光谱仪第第5 5章章 光的偏振光的偏振一、五种偏振态:自然光:通过理想偏振片后,光强减为原来的一半。线偏振光:部分偏振光:偏振度:圆偏振光:“-”右旋、顺时针,
5、“+”左旋、逆时针。椭圆偏振光: “-”右旋、顺时针,“+”左旋 、逆时针。二、两个基本定律: 三、o光和e光: 都是线偏振光, 一般 ,光轴除外。 光轴 四、偏振器件:尼科耳棱镜:可以作为起偏器,也可以作为 检偏器。自然光通过平行尼科耳时透射光最强 ;通过正交尼科耳时透射光强为0。沃拉斯顿棱镜:波片: /4 片:能把圆偏振光线偏振光; 也能使线偏振光椭圆、圆、线偏振光。 /2片:能把左旋圆偏振光右旋圆偏振光,线偏振光入射线偏振光,但2. 片:入射线偏振光线偏振光 五:偏振光的检验:所以:其中:六、偏振光的干涉:第第7 7章章 光的量子性光的量子性一、光的相速度和群速度 相速度:群速度:瑞利公
6、式:三、黑体的经典辐射定律 斯忒藩玻尔兹曼定律:2. 维恩位移定律:3.瑞利金斯公式:四、普朗克假设 1900年,普朗克在对黑体辐射的研究中推导 出一个完全与实验相符合的理论结果。他假设:器壁振子的能量不能连续变化,而只能够处 于某些特殊状态,这些状态的能量分立值为0, E0 ,2 E0 ,3 E0 ,n E0其中n是整数。这个允许变化的最小能量单位 E0称为 能量子,或简称量子。普朗克还认为能量子的能量必 须与频率成正比,即E0 h , h 是一个与频率无关、也与辐射性质无关的普适常量 ,叫做普朗克常量。h = 6.62617610-34 Js 。普朗克公式还包含了斯忒藩玻尔兹曼定律和维 恩
7、位移定律;它不仅可以推导出这两个定律的形式, 还可从h、k、c、b ;or:、b h、k、c.五、爱因斯坦的光子假设及其光电方程 1. 爱因斯坦的光子假设(1905)光在传播过程中具有波动的特性,而在光和物 质相互作用的过程中,光能量是集中在一些叫光量 子(光子)的粒子上。产生光电效应的光是光子流 ,单个光子的能量与频率成正比,即 E=h 。2.爱因斯坦光电效应方程:在光电效应中遏制电压与入射光的频率成线 性关系 ,即 eVg = h - Wa光子的质量和动量: 六、康普顿效应: k =七、德布罗意波:光的波粒两象性:E实物粒子的波粒二象性:电子衍射实验: 八、波粒二象性 :一切物质(包括实物和场)都具有波粒二象性。