波动光学

大学物理波动光学知识梳理，包括衍射、光猫、干涉和光的偏振四部分内容，很详细，值得收藏。

波动光学

• 衍射
  • 菲涅耳衍射
    • 惠更斯菲涅尔原理
      • 同一波前上各点所发出的子波都是相干波源
      • 各子波发出的波在空间某点相遇时相互叠加
      • E（p）=∫∫（CK（θ）（cos（ωt-kr））/r）ds
        • θ=0，K=Kmax
        • θ增大，K（θ）减小
        • θ≥90º，K=0
    • 菲涅尔半波带法
      • 子主题
      • 中央亮纹
        • 中央亮纹的宽度：△x=2fλ/a
        • 中央亮纹角宽度：φ₁=λ/a
          • 中央亮纹的角宽度为其他明纹角宽度的两倍
          • 缝宽a一定，波长λ越大衍射角越大。白光入射，中间白，两侧由紫到红
  • 夫琅禾费衍射
    • 单缝夫琅和费衍射
    • 圆孔夫琅和费衍射
      • 艾里斑：中央光斑
      • 艾里斑
        • 半角宽度：sin△θ=1.22λ/D， D为圆孔直径
      • 瑞利准则：第一个象的艾里斑边沿第二个象的艾里斑中心重合—恰能分辨
        • 分辨率：1/δφm=D/1.22λ
  • x射线衍射
    • 晶体衍射的布拉格公式：2dsinφ=kλ（k=1.2.3……）
      • 已知X射线的波长λ，则可测定晶体的晶格常数d，对晶体可做结构分析；
      • 已知晶体的结构，则可确定X射线的光谱，这是对原子的内层结构进行探索的重要手段。
• 光栅
  • 可以看成先衍射再干涉
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  • 条纹特点：亮、细、疏
  • 缺级现象：k=k′（a+b）/a k（′=±1、±2、±3……）
• 干涉
  • 杨氏双缝干涉
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      • 现象
        • 明暗相间的条纹
      • 光程
        • 不同介质的折射率n与在这个介质中几何路程r的乘积
        • 光程差
          • δ=n₁r₁-n₂r₂
      • 条纹间距
        • △x=λD/d
          • 相邻明/暗条纹间距
    • 分波面干涉
  • 薄膜干涉
    • 等倾干涉
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          • 增透膜
            • δ=（k+1/2）λ
              • 干涉减弱
          • 子主题
            • δ=kλ
              • 干涉增强
      • 同一级条纹具有相同的倾角
    • 分振幅干涉
    • 等厚干涉
      • 劈尖干涉
        • δ=2d+λ/2
          • 注意是否存在半波损失
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          • asin=λ/2n
            • a是相邻明暗条纹间距
      • 牛顿环
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          • 暗环半径：r=√kλR
      • 同一级条纹具有相同的厚度
  • 迈克尔逊干涉
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      • 两反射镜垂直时
        • 等倾干涉
          • 2△d=Nλ
            • N是圆环改变的个数
      • 两反射镜不垂直时
        • 等厚干涉
• 光的偏振
  • 概念：波的偏振方向，相对传播方向的不对称性。称为偏振。
  • 自然光：光振动的振幅既有时间分布的均匀性，也有空间分布的均匀性。
  • 偏振光
    • 完全偏振光
      • 线偏振光：光矢量一只沿某一固定方向振动。
        • 特点，一束线偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、相干的线偏振光。
      • 椭圆偏振光和圆偏振光
        • 均可等效为两个具有恒定相位差，相同振动频率 振动方向相互垂直的线偏振光。
    • 部分偏振光
      • 概念：在垂直于光传播方向的平面内，各方向振动的振幅大小不同。
        • 部分偏振光可分解为两处振动方向相互垂直的、不等幅的，不相干的线偏振光。
• 衍射的核心思想：子波相干叠加的思想