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类型波动光学复习要点.doc

  • 上传人:精品资料
  • 文档编号:8013111
  • 上传时间:2019-06-04
  • 格式:DOC
  • 页数:12
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    波动光学复习要点.doc
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    1、1波动与光学1、简谐振动(1)方程: 0costAx(2)动力方程:弹簧振子: xktmF2dxt22dmk单摆(小角度): gllmgMsin2 2(3)物理量:速度: )2cos()sin(00 dmttAtxvv加速度: )cos()cos(002 dmtaAtav振幅 A : (最大位移, x =A ) 由 ,00cosAx得 0sin0v 2020vx角频率、周期、频率: T21Tv相位,初相位: 0toxtan(4)能量动能: )(sin212tAmEvk势能: co2kxp总机械能: 22211mvAmEk2( , )km2mvA平均值: 2200111cos()4TTppEdt

    2、kAtdkAinkk2、简谐振动的旋转矢量法3、简谐振动的合成(1)两个同方向、同频率的简谐运动的合成)cos(11tAx )cos(22tAx2A2A1A1X11s i n A22s i n A11c o s A22c o sA0 )(21tx由余弦定理得: )(122121 3由图可知: 21cossiniarctnA(2)振动方向相同、频率不同的简谐运动的合成(取振幅与初相位相同研究)(3)振动方向垂直的简谐运动的合成4、机械波的概念振动状态在空间的传播称为波动。机械振动在空间的传播叫机械波。机械波需要波源与弹性介质。最简单的波是简谐波。简谐波可以是横波,也可以是纵波。由同相振动的点组成

    3、的面叫同相面或波面,离波源最远,即最前方的波面称为波或波阵面。代表传播方向的直线叫波线。5、机械波的物理量(1)波长 :波传播方向上相邻两振动状态完全相同的质点间的距离(一完整波的长度).(2)周期:波传过一波长所需的时间,或一完整波通过波线上某点所需的时间。 2uT(3)频率:单位时间内波向前传播的完整波的数目. (1s 内向前传播了几个波长)(4)波速: 波在介质中传播的速度,决定于介质的性质(弹性模量和密度) 。2Tu6、平面简谐波的波函数坐标原点处质点的振动方程为: 0costAyO4)(cos0uxtAy波场中任意质点的振动速度,加速度 )(sin0uxtAtvco022 ya如果

    4、u 与 x 相反,则 )(s0uxtAy7、平面简谐波的波函数的物理意义(1)当 x,t 都在变化,方程 表示在不)(cos),(0uxtAtxy同时刻各质点的位移,即不同时刻的波形,体现了波的传播。(2)当 x 变化,t 一定时,方程该方程表示 t 时刻波传播方向上各质点的位移, 即 t 时刻的波形( y-x 的关系) 。(3)当 t 变化,x 一定时,方程该方程表示 x 点处质点的振动方程( y-t 的关系) 。8、惠更斯原理介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源,而在其后的任意时刻,这些子波的包络就是新的波前。波的衍射:波在传播过程中遇到障碍物,能绕过障碍物的边缘,在障碍物的阴

    5、影区内继续传播。9、波的干涉(1) 波传播的独立性:两列波在某区域相遇后再分开,传播情况与未相遇时相同,互不干扰。(2)波的叠加性:在相遇区,任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成。(3)波的干涉:频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时,使某些地方振动始终加强,而使另一些地方振动始终减弱的现象,5称为波的干涉现象。相干光源满足条件:两列波频率相同,振动方向相同,相位差恒定。相干光源的获得通常有二种方法:振幅分割法;波阵面分割法。10、折射率和路程的乘积叫做光程:nl11、双缝干涉pxDd r1r2 o x1I x0x-1xxx缝 平 面 观 察 屏S1S2 双 缝

    6、干 涉缝 平 面 观 察 屏双 缝 干 涉、光程差: 21sintaxrdd、明、暗纹: 21(2),sit1krD明6、,(21)Dkdx明、相邻两条强度最大值的条纹,或相邻两条强度最小值条纹的顶点之间的距离: 1jjDxd12、薄膜干涉 、半波损失:当光从光密介质折射到光疏介质时,在交界面产生的反射光会产生半波损失。折射光线无论什么情况都不存在半波损失。 、折射定律: 12sin、等倾干涉:相同倾角的干涉条件亮纹221siek(,2)暗纹21n),k、增透膜、增反膜e1n3n122nn 1 n 2 n 37利用薄膜干涉原理,可在光学器件上镀膜,使某种波长的反射光干涉而削弱或加强,以提高光学

    7、器件的透射率或反射率。增加透射率的膜叫增透膜,增加反射率的膜叫增反膜。起反作用2enk起增透作用22(1)(1),4ken如果: 则光程差为132n、劈尖干涉设有两块平面玻璃片,一端接触,另一端用一薄片隔开,两玻璃片之间形成劈尖状空气层,称为空气劈,两块玻璃片的接触处为劈尖的棱边。光程差:2e式中 源于光线在下表面反射时的半波损失。2明纹2ek(1,)暗纹)2,13、两种衍射ab第 k条 暗 纹l第 k+1条 暗 纹 2ek ek+1第 条 暗 纹 第 条 暗 纹8菲涅耳衍射 夫朗禾费衍射夫朗和费衍射:光源屏幕与障碍物之间的距离都为无限远时的衍射。14、单缝的夫朗和费衍射用透镜实现平行光及平行

    8、光的汇聚,透镜 L1 和 L2 的焦距分别为 f1 和 f2。 、 分析方法:将单缝上的波阵2面划分为若干面积相等的部分,若每部分最边缘的两条光线到屏上的光程差 ,这样的波带称半波带。2,当 m 为 奇数,出sina现亮纹。、光程差 时为暗条纹。 .si2k(1,23)时为明条纹n()a,即衍射角 0,中央明条纹中心si0 、中央明条纹的宽度为:角宽度: 1sina a2sin21o9线宽度: affx2sin2tan2111o 图 915、光学仪器的分辨本领防止圆孔夫琅禾费衍射。根据瑞利判据,最小分辨角:的倒数 称为这仪器的分辨率01.2D2.10D分辨率与波长成反比,波长越小分辨率越大;分

    9、辨率与仪器的透光孔径成正比,D 越大则分辨率越大。16、光栅衍射衍射光栅:由大量等间距、等宽度的平行狭缝所组成的光学元件。缝的宽度 b 刻痕的宽度 a 之和用 d 表示,即 ,称为光栅常数。absin0.470.171I/ I00aa2210光栅方程: 明条纹(和这些明纹相应()sin2abk(1,23)的光强的极大值叫主极大)的条纹叫中央明纹,或零级明纹。0k单缝衍射、多缝干涉和光栅衍射的光强分布如下图:由于单缝衍射的影响,在应该出现亮纹的地方,不再出现亮纹,称为缺级。当 同时满足 (光栅明纹公式) , (单缝暗纹公式) ,sindksinak则 k 级主极大缺级。两式相除,可得 ,12,3dka 1117、马吕斯定律 20cosII0 I1 I218、布儒斯特角 201tani和 为媒介的折射率。1n219、双折射n1n2ir n1n2i0r0线 偏 振 光反 射 和 折 射 时 光 的 偏 振M NS RT 线 偏 振 光反 射 和 折 射 时 光 的 偏 振11

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