15.1學習提要
一、目標要求
1.理解獲得相幹光的方法。掌握光程的概念及光程差與相位差的關係。能分析、確定楊氏雙縫、薄膜等厚幹涉條紋的位置.及變化動態,觸邁克耳孫幹涉儀的工作原理及幹涉的應用。會判定半波損失是否存在。
2.了解惠更斯-菲涅耳原理,掌握分析單縫夫琅禾費衍射條紋分布規律,以及縫寬、波長等對衍射條紋分布的影響。
3.掌握光柵公式,會確定光柵衍射譜線的位置。會分析光柵常數、波長對光柵衍射譜線分布的影響。理解缺級情況。了解分辨率。
4.理解自然光和線偏振光。掌握馬呂斯定律及布儒斯特定律。了解雙折射現象。理解偏振光的獲得及檢驗方法。了解波片的作用及偏振光的幹涉。
二、重點難點
1.重點內容
光程差概念及其與相位差的關係,楊氏雙縫、劈尖、牛頓環;的裝置、光路、幹涉條紋的分布規律及動態;半波帶分析法,單縫衍射的裝置、光路、衍射條紋的分布規律及動態,中央明紋角貨:度的定義;光柵公式的應用;偏振光的定義及其產生及檢驗的主要方法,馬呂斯定律和布儒斯特定律。
2.難點內容
光程差的計算,幹涉規律的分析方法,時空相幹性的理解s光柵衍射原理及光強分布;橢圓偏振光的產生,波片的作用及偏-振光的幹涉規律。
三、學習提示
1.抓住基本規律
光波與前麵所討論的機械波雖然是屬於性質不同的兩種波,但作為波動性研究,二者又有共性。你在學習機械波知識中所掌握的波的疊加原理、相幹條件、幹涉衍射時出現的特性及振動加強和減弱的條件等基本規律,在本章仍然適用。而本章所討論光的波動性所呈現的幹涉、衍射、偏振等現象,都是以這些基本規律作為出發點進行研究的。
2.注意光程差概念的學習與掌握
光程差概念貫穿於本章的各部分內容。你在本章學習中,對光程差的定義、物理意義、與相位差的關係、以及由對光程差的判定分析幹涉、偏振光千涉、衍射現象的思路和方法等,應注意學習和掌握。因為,光程差概念不僅是學習光的幹涉,而且也是學習光的衍射與偏振理論的重要基礎。
3.要善於對照、對比
光的波動特性所呈現的幹涉、衍射、偏振現象及其規律等知識,在教學中是通過對許多典型的實驗講授、分析使你學到的。如,楊氏雙縫(菲涅耳雙麵鏡、洛埃鏡)、平行薄膜、劈膜、牛頓—環、單縫衍射、光柵、尼科爾棱鏡等。初學者感到繁雜無序。建-議你對這些典型實驗的基本裝置、基本光路、實驗現象、所得規律四個方麵進行對照對比,有助於明確概念,係統知識。
15.2概念釋疑
【相幹條件】兩列光波疊加產生幹涉必須滿足它們的光矢量振動方向相同、頻率相同、相位差恒定的條件。
學習這部分內容時應明確:
1.光振動和機械振動的物理意義有何不同?空間某一點的光振動,是指在該點相遇的光波中的電場強度的大小和方向隨時間作周期性變化,而不是媒質中的質點在振動。無光的生理作用還是感光作用,起作用的是電磁波中的電場強度光矢量。由於光波和機械波的相幹條件、幹涉的基本規律相同,僅是二者研究對象不同,所以在研究機械波時導得的兩波幹涉時的合振幅公式仍可適用,隻是用光振幅代換了機械振幅。
2.由於普通光源的發光特點是方向不定的振動,瞬息萬變初相位,此起彼伏的間歇輻射,故不能滿足相幹條件。然而,任何一個稱之為“點光源”的發光體,都包含大量的原子或分子,為什麼“點光源”發出的光就可以實現相幹呢?的確,同一光源上同一點發出的光波包含了每個原子或分子在每次輻射時發出的光波波列。這些波列通過某些幹涉裝置後都一一分成兩束光,每組的兩束光源於同一波列,所以滿足相於條件。可見,兩束光的幹涉實際上是波列的自相幹涉,並不是不同波列之間的幹涉。