波动光学

大学物理波动光学部分重要概念。

波动光学

• 可见光在真空中的波长范围为400～760nm，且不同波长的可见光给人以不同颜色的视觉感受。
• 光的干涉（满足一定条件的两束光叠加时,在叠加区域内光的强度或明或暗呈现稳定的分布，这种现象称为光的干涉。）
  • 光的相干性
    • 波动理论指出，只有满足相干条件，即频率相同、振动方向相同、初相位相同或相位差恒定的两列波相遇时才能发生干涉。
  • 光程光程差
    • 光程
      • 把光在某一介质中通过的几何路程r与该介质折射率n的乘积nr称为光程。
  • 杨氏双缝干涉实验
    • 由两个相干光源发出的光波在空间相遇而产生干涉现象，在屏上形成稳定的明暗相间的干涉条纹。
    • 结论
      • Δx＝D/d·λ,与k无关，因此双缝干涉条纹是等间距分布的。
  • 劳埃德镜实验
    • 劳埃德镜是一种观察光的干涉现象的实验装置，为一块背 面涂黑的玻璃片。
    • 光由光疏介质射向光密介质表面发生反射时，反射光的相位会有π的突变,相当于反射光多走（或少走）了半个波长的距离，这个现象称为半波损失（half-wave loss）。
  • 薄膜干涉
    • 等倾干涉
    • 等厚干涉
• 光的衍射
  • 单缝衍射（限于夫琅禾费衍射）
    • 图像规律
      • 与狭缝相互平行的明暗相间的直条纹，其他各级条纹对称地分布在中央明纹的两侧。
      • 中央明纹的宽度由两侧的两个第一级暗纹的范围确定。
    • 所得结论
      • 缝宽a越窄,条纹宽度越大，光的衍射现象越显著。
      • 光的直线传播现象是光的波长较障碍物的线度小很多时衍射现象不显著的情形。
      • 几何光学是波动光学在λ/a趋近于0 时的极限情形。
  • 圆孔衍射光学仪器的分辨率
    • 圆孔衍射的图样中，由第一暗环所包围的中央亮斑称为艾里斑。
  • 光栅衍射
    • 由平行排列的大量等宽且等间距的狭缝组成的光学元件称为光栅。
• 光的偏振
  • 自然光和偏振光
    • 自然光
      • 普通光源发出的光在所有可能的方向上,电场强度矢量E矢量的振幅都相等,这样的光称为自然光。
    • 偏振光
      • 平面偏振光
        • 如果光矢量的振动始终保持在一个包含传播方向的固定平面内，这样的光称为平面偏振光，也称线偏振光。
      • 部分偏振光
        • 另一种介于自然光和平面偏振光之间的偏振光，它的光矢量在某一确定的方向上最强，或者说,有更多的光矢量取向于该方向，这样的光称为部分偏振光。
  • 马吕斯定律
    • 偏振片
      • 能有选择地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的物质即可成为偏振片。
  • 布儒斯特定律
    • tani0= n2/n1
  • 光的双折射
    • 一束光线射入各向异性的介质后产生了两束折射光线,这种现象称为双折射。
  • 二向色性和偏振片
• 偏振光的应用
  • 光弹效应
  • 克尔效应
  • 物质的旋光性
    • 旋光现象
      • 当平面偏振光沿光轴方向通过石英晶体时，其振动面会发生一定的旋转。
    • 旋光物质
      • 具有使平面偏振光的振动面发生旋转的性质称为旋光物质。