Review

1. Review 主讲人：尹国盛 教授 河南大学物理与信息光电子学院

2. 主 要 内 容 • 一、光的干涉 • 二、光的衍射 • 三、几何光学 • 四、光学仪器 • 五、光的偏振 • 六、光的吸收、散射和色散 • 七、光的量子性 • 八、现代光学基础

3. 一、光的干涉 • ⒈相干条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。 • ⒉杨氏双缝 • ①相位差： 光程差： d • ②光强分布： + • ③极值条件： • ④条纹：

4. 一、光的干涉 • ⒊薄膜干涉 • ①光程差： • ②等倾： • ③等厚：

5. 一、光的干涉 • ⒋ 迈氏干涉仪 • ①原理：分振幅法薄膜干涉 • ②装置： • ③干涉条件： • （∵n1 =n2 = 1 i1=i2 = 2 且没有额外光程差） • ④基本公式： 或者

6. 二、光的衍射 • ⒈ 衍射条件： • ⒉ 菲涅尔衍射：近场、求和、点光源。 • ①半波带理论： • ± • ②圆孔衍射： ，平行光 ： • ③圆屏衍射： • k 不大时， ，几何中心永远有光； • k 很大时， ，直线传播。 • ④波带片： 奇数 偶数

7. 二、光的衍射 • 3. 夫琅禾费衍射： 远场、积分、平行光（加透镜） • ①单缝衍射： • 合振幅： • 光强分布： • 中央最大值： • 极小值： • 次最大： • 角宽度： • 线宽度： • ②圆孔衍射： • 光强分布： ， ：一阶贝塞尔函数。 • 爱里斑半角宽度： ，

8. 二、光的衍射 • ⒋ 平面透射光栅 • ①强度分布： • 单缝衍射因子 × 缝间干涉因子 • 主最大位置： • 最小值位置： • 两个主最大之间有N-1个最小值，由N-2个次最大。 • 单缝衍射因子为0时也出现最小值，

9. 二、光的衍射 • ②光栅方程： • 垂直入射时： • ③谱线的半角宽度： • ④谱线的缺级： • 5. X射线衍射 • 布拉格方程：

10. 三、几何光学 • ⒈ 平面折射： • 象视深度 平板玻璃 • ⒉ 全反射：临界角 • ⒊ 光学纤维：数值孔径 • 空气中的光纤： • ⒋ 棱镜： 最小偏向角 • ⒌ 符号法则: • ①线段：右为正，左为负。上为正，下为负。 • ②角度：顺为正，逆为负。 • ③图标均为正。

11. 三、几何光学 • ⒍ 单球面反射成像： • ⒎ 单球面折射成像： • ⒏ 薄透镜： • ⒐ 复合光具组：

12. 四、光学仪器 • ⒈放大本领： • ①放大镜： • ②显微镜： 物镜的横向放大率×目镜的放大本领 • ③望远镜：

13. 四、光学仪器 • ⒉ 分辨本领： • ①人眼： • ②显微镜： ③望远镜： • ④棱镜光谱仪： • ⑤光栅光谱仪：

14. 五、光的偏振 • ⒈ 五种偏振态 • ①自然光： • 透过理想偏振片后，光强变为原来的一半。 • ② 线偏振光： • ③ 部分偏振光： • ④ 圆偏振光： • ⑤椭圆偏振光： • ⒉ 马吕斯定律 • ⒊o光和e光 • o光:球面，垂直；e光:旋转椭球面，平行。

15. 五、光的偏振 • ⒋ 波片 • ⒌偏振光的检验 • 偏 • 振 • 片

16. 五、光的偏振 • ⒍ 偏振光的干涉 • 其中：

17. 六、光的吸收、散射和色散 • 1.光的吸收： • ——朗伯定律， • ——比尔定律。 • 2.光的散射： • ——瑞利定律 • （ 天空、太阳、白云） • 3.光的色散：

18. 七、光的量子性 • ⒈光的相速和群速 • ①相速度： ， • ②群速度： ， • ③瑞利公式： 。

19. ⒉ 黑体的经典辐射定律 • ①斯忒藩—玻尔兹曼定律： • ②维恩位移定律： • ③瑞利—金斯定律： • ④普朗克假设：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 ,……,nE0 • 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 。

20. ⒊ 光电效应 • 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： • ③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 • ④光子的质量和动量：

21. ⒋ 康普顿效应 • k = • ⒌ 波粒二象性 • ①光的波粒两象性： E • ②实物粒子的波粒二象性： • 电子衍射实验： • ③物质的波粒二象性 ： • 一切物质（包括实物和场）都具有波粒二象性。

22. 八、现代光学基础 • 1.原子发光机理 • ①玻尔的氢原子模型 ： • ②原子发光机理：

23. 八、现代光学基础 • 2.激光 • ①含义：光受激辐射放大的简称，它通过辐射的受激发射而实现光放大。 • ②特点： • 单色性佳：频宽： 自然线宽： 多普勒宽度： 谱线宽度： • 相干性强： • 相干长度：△lH = c △tH 。 • 迈克耳孙干涉仪————光的时间相干性； • 杨氏实验——光源的空间相干性。 • 方向性好：发散角小→亮度高照度大。 • ③种类：红宝石，6943Å、6920 Å，红光。

24. 八、现代光学基础 • 3.非线性光学 • 受激拉曼散射：斯托克斯线（红伴线），反斯托克斯线（紫伴线）。 • 4.全息照相 • 普通像影（照相、电影、电视）：只记录物体的振幅（强度）信息； • 全息照相：既能记录光波振幅的信息，又能记录光波相位信息的摄影。

25. 祝大家： • 身体健康， • 精神愉快， • 复习顺心， • 成绩如意！