第20次课(10光学)

nullnull回顾一、夫琅禾费单缝衍射规律1.最大光程差：中央明纹暗纹次级明纹2.中央明纹线宽度角宽度null缺级二. 缺级现象null§7 光学仪器的分辨本领（了解）定义:仪器或肉眼对两个非常近的物点或某一个量值刚能加以识别的能力,称为光学仪器的分辨本领。光学仪器助视仪器：望远镜、显微镜等。光谱仪器：光栅、棱镜等。光谱仪器：色分辨本领助视仪器：像分辨本领依据：瑞利判据null一. 夫琅禾费圆孔衍射爱里斑集中了绝大部分光能（约84%）。 初步近似下，衍射图样可以看成仅由爱里斑组成。null爱里斑半角宽度：二.光学仪器中的衍射现象nullnull 对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的圆斑像中心刚好落在另一点光源圆斑像的边缘时，这两个点光源（或物点）刚能分辨—这个规定称为瑞利判据。三. 瑞利判据（最小分辨角）null四.望远镜的分辨本领：望远镜的最小分辨角分辨本领(或分辨率)：提高分辨率途径null（1） 1990 年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径2.4m ，在大气层外 615km 高空绕地运行, 可观察130亿光年远的太空深处, 发现了500 亿个星系。 试计算哈勃望远镜对波长为 800nm 的红外光的最小分辨角。 光学显微镜 0.2 m例1 太空望远镜解：（1）哈勃望远镜的最小分辨角为 null人类正在建造新一代太空望远镜韦布，于2012年利用欧洲航天局的 “阿丽亚娜5号”火箭发射, 在距离地球150万公里的遥远轨道上运行，以代替将要退役的哈勃望远镜。设计中的韦布太空望远镜的主透镜直径至少为6m,也可在红外频率下工作，问与哈勃望远镜相比韦布望远镜的分辨率预计可以提高多少倍？提高的倍数为：解： （2）（2）新一代太空望远镜null干涉和衍射小结中心问题：两束光的光程差一.基本概念：1.光程= n×几何路程2.波长λ= nλ′ 。可见光波长范围λ：400~760nm3.相位差=(2π/λ)×光程差4.光疏介质：n小的介质；光密介质：n大的介质。5.半波损失：光从光疏介质入射到光密介质，反射光产生半波损失。6. 光程差：要考虑反射光的半波损失。本质：干涉和衍射都是波的相干叠加。null二.杨氏双缝干涉（D>>d )（空气中，n=1）光程差1.明、暗纹条件：（k= 0, 1…) 明纹（k= 1, 2…) 暗纹2.明、暗纹位置:（k= 1, 2…) 暗纹（k= 0, 1…) 明纹3.条纹间距:讨论：故故null4.条纹的平移1）盖膜O点光程差：未加膜：加膜：光程差改变量：若O点由零级变为N级：盖住两个缝：null2）斜入射（光源移至轴外）(光源与P同侧)(光源与P异侧)null三.夫琅禾费单缝衍射1.明、暗纹条件：中央明纹暗纹次级明纹null2.明、暗纹位置1）角位置2）线位置次级明纹中央明纹暗纹次级明纹中央明纹暗纹null3.明纹宽度1)中央明纹线宽度2)其它明纹角宽度线宽度角宽度4. k级明纹半波带数：（2k+1)k级暗纹半波带数：（2k)null1.光栅方程：(k=0,1,2…)2.最高级次：(取整)四.光栅(空气中）3.光栅的干涉条纹的位置、间隔与双缝完全一样：d →( a + b ), D →f4.光栅光谱：白光入射null6.中央明纹内干涉条纹的数目(奇数条)1)整数n ,±n 级干涉明纹缺级，条纹数目：(2n+1)-2条纹数目：2)非整数，无缺级。缺级5. 缺级nullk=1,2… 明纹k=0,1… 暗纹五.平行薄膜的等倾干涉1.平行光垂直入射的干涉规律(k=1,2… )(k=0,1,2… )2. 点光源或扩展光源照射下的干涉规律中央圆环级次最高。null六. 厚度不均匀薄膜的等厚干涉（平行光正入射）明纹暗纹特例(1)劈尖干涉特例(2)牛顿环1.光程差null2.条纹形状:干涉条纹是厚度为常数的点的轨迹。明纹暗纹1)劈尖:平行等间距直条纹条纹间距2) 牛顿环:同心圆明、暗纹位置明纹暗纹null七.迈克尔逊干涉仪M2加入薄膜，光程差的改变量：d改变λ/2，中心冒出或缩进一环。