第一章几何光学基本规律.docx

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1、第一章几何光学1.基本规律光程1=nsv=.费马原理拉=O,/取极大、极小或常数=i=-i,s加=%5。22.成像单球面折射/_f2_=_而S加2(H+_1n2(s+r)2Z2(-)2122(+r)2(-)保持同心性物像点：尸=01+I=0.i2(s+r)22(sr-)22(s+r)n,2(s,-rf)榜轴条件：n,nn,-n7+7-yf_ns,yn,s球面镜成像薄透镜n/e第二章光的干涉一.光波基本描述1Jv=-c=1=3.0108m/s,n=IJ。0A-,2 .单色波电场E=Eo(P)COS(如一夕(P)磁场B=(P)COS-夕(P)单色平面波E=EOCOS无之+,应储,。=Eaexp-一

2、无,尸+%波数,2波矢一2万-k=kkofE为传播方向的单位方向矢量。波的相位一_2%GJtkr+(P=g_RF(PD,其中R为尸在匕方向上的投影.复振幅点（P）三Eoexp（i血p）.单色球面波E=cost-kr+0re（p）=exp-it-Ar+夕。）r复振幅为E（p）=expi（Ar-3）.r3 .光强度光强I/=石=木（P项4亍是电磁波能流密度.谱密度，（为=牛，（d，是；1+”之间光强）.d，=：4=JW44 .反衬度y三-/f+Im二、线性叠加原理（弱光情况下成立）：.E(p)=Q(p4)+Q2(p)+.同方向光振动叠加：E(PJ)=瓦(p4)+瓦(p4)+2.同频率、同振向波的叠

3、加B(P)=E1O(P)COS-,E2(p)=E20pcos(t-2(p)E(p,)=Eq(p)cos(c-).琢(P)=碣(p)+2%o(p)%(p)c3M(P)-P1(p)+%(_E川(P)SE%()+E2o(p)sins(p)E10(p)cos1(p)+E2o(p)cos2(p)/(p)=1(p)+/2()+2J1(p)2(P)CoSb,1 =o(1+7COSb)J。=/+I2三、光的干涉和相干条件1相干条件位相差判据当Jb=2m,(Zn=0,I,2,)|(同位相),小+E称为干涉极大,对应亮纹;当B=(2液+7)町(m=0,2,)|(反位相),zw=(E勿-EjT称为干涉极小,对应暗纹

4、.光程差判据位相差b(p)=H乃)!=yA(p)其中I，(0)=nm一2口干涉极大IMP)=九.干涉极小H(P)=(机+方九.四、杨氏实验1光程差A/=4Rsin.1d-.2 .极大位置X=-(m=0,2,*-).d极小位置X=向2K(机_oh/,%).d5.最大光程差3 .条纹宽度Zk=型.Im=mf0=-fj6 .光源S沿X方向移动员,干涉条纹的移动7 .扩展光源临界宽度卜=Sj干涉口径角尸三：,扩展光源干涉条件为卜,.I横向相干宽度,三光场的空间相干性：Idd/即pc=%内两点源都是相干点源.bc=.五、薄膜干涉1光程差A1=2ntcos%+=2ntyn21sin2i+.2 .等倾干涉从

5、中心向外数第N个亮环附近相邻两亮环间的角距离为(M=I)%=畀？篇第N个亮环半径V/4相邻两亮环间的径向距离为，、,/%=黑.3 .等厚干涉楔形相邻条纹的高度差4=A.相邻条纹的间隔H=上一=qSina2nsina牛顿环光程差a=0,2!1=2E-4.2Im级亮纹半径为力=/+R.m级暗纹半径为：r9m=4R.4.透射光1=2WcoM.I|(4=/,+4)5 .薄膜厚度要求Z1=2ntcos,jm=0,1,2,-7 .迈克尔逊干涉仪t=2V-.2_六、光场的时间相干性：777光波的相干长度1c=NmaX=T7，相干时间第三章光的衍射一、惠更斯菲涅耳原理E(P)=9)瓦心吟心基尔霍夫公式夙尸)=

6、而回%詈及(0冲上.傍轴条件下,即4y60/八夙P)=U岛瓦(2M会二、巴俾涅原理几何像点之外,瓦(pM(p)=M(p)=o,I瓦(尸)=1瓦(1)，=/(1)=/(？三、菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射1.E0(P)=F10+(-1)m+1Ew0.平行光入射圆孔,则国豆同，k=/3 .自由传播纥(P)=；AE1。4 .圆屏衍射纥(p)=Ejt+1o(p)O5 .波带片遮住偶数带，轴上P点的振幅为郎)=AE1O(P)+J(P)+E5o(P)+E2mo(W遮住奇数带，轴上P点的振幅为E(P)=-(J(P)E4(P)E6(P)半波带半径P=尿P1，P1=透镜作用/IKb)/四、夫琅禾费衍射1单缝光强瓦色)

7、=瓦1=野)其中/。为衍射场中心光强度，(朝为单缝衍射因子.222次极强SiiIe=1.43-,2.46-,3.67,aaa暗纹位置Sine=m-(m=1,2,3,*-)a零级亮斑的半角宽度,6，2.圆孔中心角半径：=0.610-1.22-,D=2a.aD 最小分辨角n1=N=1.22-. 极小：Sine=(左十三).机=1,2,V-1(nO,v) 主极大的半角宽度IAJ二3二Ndsseii 主极大缺级：主极大dsin=kk=0,1,2,3,单缝极小asin6=九=1,2,3,当Si11e=丝=核时,即Z=闿缺级.daaI光谱 色散本领定义为IA=鬟=OAdcosk 瑞利判据：最小分辨角加等于

8、光谱线的半角宽度，即矽=Ae. 色分辨本领R=当=kN.闪耀光栅IdS加2仇=4隔,k级最亮.同时,“d,sin（2%）=儿温也成立，即其它干涉级均成为缺级.第五章光的电磁性一、偏振1偏振度：P=-P1.max+max2 .马吕斯定律T2=I1COS2a.3 .布儒斯特角/tg0B=-%4.e光主折射率5 .波晶片若-N=+加4,帆为整数,化一=9,则称波晶片/为1片.4若=;+相九=肛2万,则称波晶片为不片.上乙6 .椭圆偏振光后=后X+笈/222其中EX=EXOCoSt-z,Ey=Ey(icost-z-./)第六章光的量子性1 .普朗克能量子=hv2 .光电效应mvfn=eV.=eK(y-v.).说明：打黑框的公式必须理解，并且记住！不打黑框的公式要求理解其物理意义。