1、物理光學(xué) 課程教案主頁 第1 次課 授 課 章 節(jié)題 目緒 論學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1、使學(xué)生了解本課程的主要內(nèi)容及目的、在專業(yè)學(xué)習(xí)中的地位、課程的特點(diǎn)、所用教材及參考書目等；2、使學(xué)生了解光學(xué)的研究內(nèi)容和方法，了解光學(xué)的發(fā)展簡史；3、了解光學(xué)知識(shí)框架及特點(diǎn)；4、了解學(xué)習(xí)光學(xué)的方法。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：0.1 光學(xué)的研究內(nèi)容和方法*0.2 光學(xué)的發(fā)展簡史0.3 光學(xué)特點(diǎn)及學(xué)習(xí)光學(xué)的方法#作業(yè)、思考題：簡述光的波粒二象性；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，201

2、3.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 1 次課 緒論應(yīng)用光學(xué)是光學(xué)工程、測控技術(shù)與儀器和電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。它主要是講解幾何光學(xué)、典型光學(xué)儀器原理、光度學(xué)、色度學(xué)、光纖光學(xué)系統(tǒng)、激光光學(xué)系統(tǒng)及紅外光學(xué)系統(tǒng)等的基礎(chǔ)理論和方法。主要用于工程實(shí)踐應(yīng)用研究。 物理光學(xué)是從光的波動(dòng)性出發(fā)來研究光在傳播過程中所發(fā)生的現(xiàn)象的學(xué)科，所以也稱為波動(dòng)光學(xué)。它可以比較方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向異性的媒質(zhì)中傳插時(shí)所表現(xiàn)出的現(xiàn)象。主要是理論研究。 光學(xué)史 光學(xué)

3、是人們對光進(jìn)行研究和應(yīng)用的科學(xué)。 首先，它是一門古老的學(xué)科。早在4000年前的古埃及和約3000年前的中國，人們就有利用光學(xué)現(xiàn)象的先例。如銅鏡、凹面鏡取火（周禮考工記，周朝）等。到了公園前400年，我國出現(xiàn)了有關(guān)針孔成像（墨經(jīng)，先秦。“景到（倒），在午有端，與景長，說在端。）、平面鏡和球面鏡（夢溪筆談，宋朝）等早期光學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄。今天光學(xué)教科書的傳統(tǒng)內(nèi)容已十分豐富。 其次，它又是一門朝陽學(xué)科。自1960年激光問世以來，光學(xué)滲透到了各個(gè)領(lǐng)域，并出現(xiàn)了交叉分支。 人們對光學(xué)的科學(xué)研究集中在光的本質(zhì)、光的傳播以及與物質(zhì)的相互作用方面。對于光究竟是什么，直到17世紀(jì)才形成兩種看法各異的觀點(diǎn)微粒說和波動(dòng)說

4、。n 微粒說的代表人物是笛卡爾（R. Descartes）和牛頓（I. Newton）。n 其認(rèn)為發(fā)光物體都發(fā)射光微粒，這些微粒可在真空或透明介質(zhì)中以巨大速度沿直線運(yùn)動(dòng)。n 微粒說可解釋光的直線傳播、光的反射現(xiàn)象，亦可勉強(qiáng)解釋光的折射。但對實(shí)驗(yàn)中相繼發(fā)現(xiàn)的大量光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象卻無法解釋。 n 波動(dòng)說是有胡克（R. Hooke）和惠更斯（C. Huygens）提出的。n 其認(rèn)為光是一種波動(dòng)，光的傳播不是微粒的運(yùn)動(dòng)，而是運(yùn)動(dòng)能量按波的形式遷移的過程。n 波動(dòng)說能更簡單地解釋光的反射、折射現(xiàn)象。n 遺憾的是由于把光現(xiàn)象看成某種機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程，認(rèn)為光是一種彈性波，因而必須臆想一種特殊的彈性介質(zhì)（

5、以太）充滿空間，這種介質(zhì)應(yīng)密度極小和彈性模量極大。這些均無法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 n 加之當(dāng)時(shí)出于牛頓在力學(xué)方面的巨大貢獻(xiàn)，因此對波動(dòng)說幾乎無人相信。n 直到19世紀(jì)初，由于楊氏（T. Young）、菲涅爾（A. J. Fresnel）等一批科學(xué)家的不懈努力，令人信服地用波動(dòng)說解釋了光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，波動(dòng)理論的地位才被確立。 n 在光學(xué)發(fā)展過程中，曾出現(xiàn)過令物理學(xué)家大為困惑的，極力尋找和證實(shí)的物質(zhì)以太(ether)。既然光是一種波，那么，它賴以傳播的介質(zhì)是什么？ 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 1 次課 n 這個(gè)問題直到19世紀(jì)末隨著洛倫茲（H. A. Lorentz）創(chuàng)立電子論及隨后的場論，才使以太

6、論最終拋棄。 n 至此，人們以為最終認(rèn)識(shí)了光的本質(zhì)。n 然而本世紀(jì)初，在解釋黑體輻射、光電效應(yīng)及康普頓散射等現(xiàn)象時(shí)，波動(dòng)說卻無能為力。n 1905年，愛因斯坦（A. Einstein）重新提出光的粒子性概念光子，從而解決了以上的問題。 n 光有粒子性和波動(dòng)性雙重性質(zhì)波粒二相性，不同場合表現(xiàn)出的屬性不同。n 60年代，由于激光的發(fā)明，使得人們在光通訊、全息術(shù)、非線性光學(xué)、光信息處理等方面能大顯身手。 電磁波輻射是以兩個(gè)互相耦合的波矢量方式來傳遞的，一個(gè)是電場波，一個(gè)是磁場波。波動(dòng)光學(xué)理論近似于電磁理論，幾何光學(xué)是在短波長范圍的更進(jìn)一步簡化，因此，可以認(rèn)為電磁光學(xué)包含了波動(dòng)光學(xué)，而波動(dòng)光學(xué)又包含了

7、幾何光學(xué)。量子光學(xué)的理論幾乎可以解釋所有光學(xué)現(xiàn)象，比電磁光學(xué)更具一般性。全量子理論可以解釋經(jīng)典或半經(jīng)典所不能解釋的自發(fā)輻射、光子統(tǒng)計(jì)和激光線寬等問題。在研究光與介質(zhì)（一般為二能級的原子模型）的相互作用時(shí)，有如下幾種處理方法：經(jīng)典方法:麥克斯韋方程描述場 + 用經(jīng)典電磁學(xué)方法處理原子與光場的相互作用。半經(jīng)典方法：麥克斯韋方程描述場 + 量子力學(xué)方法處理原子與光場的相互作用。（如最常用的Maxwell-Blocth方程）。全量子方法：場進(jìn)行量子化 + 原子在場中的行為也用量子力學(xué)方法處理（Janes-Cummings 模型）。物理光學(xué) 課程教案主頁 第2 次課 授 課 章 節(jié)題 目第1章 光的電磁

8、理論學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1.學(xué)習(xí)光波的電磁理論；2.理解光的傳播形式。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：1.1 光的電磁波性質(zhì)*1.2 單色平面波和球面波 #1.3 光源和光的輻射。作業(yè)、思考題：思考題：1.1、1.2；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 2 次課 光的電磁波特性 一、光波與電磁波、麥克斯韋電磁

9、方程1、電磁波譜光波、X射線、射線都是電磁波，它們電磁特性相同，只是頻率不同而已。如果按其頻率（或波長）的次序排列成譜，則稱為電磁波譜， 通常所說的光學(xué)區(qū)域（或光學(xué)頻譜）包括：紅外線、可見光和紫外線。 (1)紅外線 遠(yuǎn)紅外：1mm-20um 中紅外：20um-1.5um 近紅外：1.5um-0.76um (2)可見光 紅色：760nm-650nm 橙色：650nm-590nm黃色：590nm-570nm 綠色：570nm-490nm 青色：490nm-460nm 藍(lán)色：460nm-430nm 紫色：430nm-380nm(3)紫外線 近紫外：380nm-300nm 中紫外：300nm-200n

10、m 真空紫外：200nm-10nm 各種波長的電磁波中，能為人所感受的是 (390760)nm的窄小范圍 對應(yīng)的頻率范圍是 n = （7.7 3.9）1014 HZ 這波段內(nèi)電磁波叫可見光，在可見光范圍內(nèi)，不同頻率的光波引起人眼不同的顏色感覺光的電磁性質(zhì)物質(zhì)方程：描寫物質(zhì)在場作用下特性的關(guān)系式。 靜止的、各向同性的媒質(zhì)中 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 2 次課 電磁場的波動(dòng)性：電磁場以波的形式在空間傳播。從麥克斯韋方程出發(fā)，可以證明電磁場的傳播具有波動(dòng)性為簡便起見我們討論在無限大的、各向均勻、透明、無源媒質(zhì)中的電磁波.雖然這里對媒質(zhì)的性質(zhì)做了許多規(guī)定，但是空氣、玻璃等光學(xué)媒質(zhì)確實(shí)近似地滿足這些要求

11、.最簡單的平面波是簡諧波平面波對于沿Z軸正向傳播的簡諧平面波可用余弦函數(shù)表示為： 其中：A和A分別是電場和磁場的振幅矢量 V是平面波在介質(zhì)中的傳播速度，是波長1、橫波特性：電矢量和磁矢量的方向均垂直波的傳播方向。2、E、B、k互成右手螺旋系 ，上述關(guān)系能由一個(gè)場量及波傳播方向確定另一個(gè)場量的方向。3、E和B同相。物理光學(xué) 課程教案主頁 第3次課 授 課 章 節(jié)題 目第1章 光的電磁理論學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1.學(xué)習(xí)光波的反射折射理論；2.理解光的投射反射規(guī)律。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：1.

12、4 光在介質(zhì)分界面上的反射和折射 * #1.5 全反射和隱失波 1.6 光波在金屬表面的透射和反射作業(yè)、思考題：思考題：1.3、1.5；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第3 次課 光在電介質(zhì)分界面上的反射和折射單色平面電磁波入射到兩電介質(zhì)表面時(shí)引起的傳播方向、振幅、相位、能量及偏振性的變化 一、電磁場的連續(xù)條件在沒有傳導(dǎo)電流和自由電荷的介質(zhì)中 B和D的法向分量在界面上連續(xù)E和H的切向分量在界面上連續(xù)二、任一方

13、位振動(dòng)的光矢量E可分解成兩個(gè)互相垂直的分量 p分量：平行于入射面振動(dòng) S分量：垂直于入射面振動(dòng) 閩南理工學(xué)院備課筆記 第3 次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第3 次課 物理光學(xué) 課程教案主頁 第4次課 授 課 章 節(jié)題 目第1章 光的電磁理論學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1.學(xué)習(xí)光波的吸收、色散和散射；2.理解光單色光波的疊加和干涉。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：1.7 光的吸收、色散和散射*1.8 單色光波的疊加和干涉* #1.9 不同頻率光波的疊加 1.10 復(fù)雜波的分解作業(yè)、思考題：思考題：1.6、

14、1.8；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 4次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 4次課 物理光學(xué) 課程教案主頁 第5次課 授 課 章 節(jié)題 目第2章 光的干涉及其應(yīng)用2.1 實(shí)際光波的干涉及實(shí)現(xiàn)方法學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 理解相位差、光程差概念2. 能分析單色光波干涉圖樣的形狀及特點(diǎn)3. 了解分波面干涉是獲取相干光

15、的一種方法教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：2.1 實(shí)際光波的干涉及實(shí)現(xiàn)方法* #作業(yè)、思考題：思考題：2.1、；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 5 次課 相干條件如圖所示，當(dāng)用兩個(gè)貌似相同的光源照明兩個(gè)小孔S1和S2時(shí)，在觀察屏上無論如何也看不到強(qiáng)弱變化的干涉條紋。 但是如果只用一個(gè)很小的“單色”光源照明時(shí)，如右下圖所示，在觀察屏上立刻可以看到強(qiáng)弱變化的干涉條紋。如果改用日光燈通過一個(gè)小孔照明兩個(gè)小

16、孔時(shí)，還可以看到彩色的干涉條紋。 結(jié)論：只有兩個(gè)光波有著緊密關(guān)聯(lián)，這兩個(gè)光波才會(huì)發(fā)生干涉。1、兩疊加光波光矢量頻率相同2、兩疊加光波光矢量的振動(dòng)方向相同3、兩疊加光波的位相差固定不變，是產(chǎn)生干涉的必要條件。 補(bǔ)充條件：兩疊加光波能發(fā)生干涉的光程差不超過光波的波列長度。光波分離方法 由于原子發(fā)出光波波列的相位、頻率和振動(dòng)方向的隨機(jī)性，因此不滿足相干條件。要獲得嚴(yán)格滿足相干條件的相干光，只能將源于同一波列的光通過一定的裝置分成幾束光波， 然后使其經(jīng)過不同的途徑相遇疊加令其產(chǎn)生干涉。1、分波前（陣面）法分波前法：把光波的波（前陣面）分為兩部分。如楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)2、分振幅法分振幅法：利用兩個(gè)部分反射

17、的表面通過振幅分割產(chǎn)生兩個(gè)反射光波或透射光波。如薄膜干涉。注意：由于光源輻射的光波是一段段有限長度的波列，進(jìn)入干涉裝置的每個(gè)波列也都分成同樣長的兩個(gè)波列，當(dāng)它們達(dá)到相遇點(diǎn)的光程差大于波列長度時(shí)這兩個(gè)波列就不能相遇。這時(shí)相遇的是對應(yīng)光源前一發(fā)光時(shí)段和后一發(fā)光時(shí)段發(fā)出的波列，這樣一對不同時(shí)刻的波列不滿足相干條件，不會(huì)產(chǎn)生干涉。因此，要使兩迭加光波能發(fā)生干涉，必須使光程差小于光波的波列長度。 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 5 次課 1、薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方由于光波波長極短，所以微薄膜干涉時(shí)，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀

18、察到干涉條紋2、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉3、薄膜于涉在技術(shù)上可以檢查鏡面和精密部件表面形狀；精密光學(xué)透鏡上的增透膜習(xí)題：干涉實(shí)驗(yàn)中，用白光做光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片，另一縫前放一綠色濾光片，這時(shí) （ D ）A在屏上出現(xiàn)紅色干涉條紋 B在屏上出現(xiàn)綠色干涉條紋C在屏上出現(xiàn)紅綠相間的干涉條紋 D無干涉條紋物理光學(xué) 課程教案主頁 第6次課 授 課 章 節(jié)題 目第2章 光的干涉及其應(yīng)用2.2 楊氏干涉學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要

19、求： 1.學(xué)習(xí)楊氏雙縫干涉；2. 掌握楊氏干涉實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)及其干涉圖樣的特點(diǎn)。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：2.2 楊氏干涉 * #作業(yè)、思考題：思考題：2.2、；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第 6 次課 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)是利用分波前法發(fā)產(chǎn)生干涉的著名例子，1801年，英國物理學(xué)家托馬斯.楊首次用分波陣面的方法實(shí)現(xiàn)了光的干涉，他用疊加原理解釋了干涉現(xiàn)象，為光的波動(dòng)學(xué)說的確立奠定了基礎(chǔ)。一、實(shí)驗(yàn)裝置

20、閩南理工學(xué)院備課筆記 第 6 次課 物理光學(xué) 課程教案主頁 第7次課 授 課 章 節(jié)題 目第2章 光的干涉及其應(yīng)用2.3 分波前法干涉的其他實(shí)驗(yàn)裝置2.4 干涉條紋的對比度學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 了解分波前法干涉的其他實(shí)驗(yàn)裝置；2. 分析干涉條紋的對比度。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：2.3分波前法干涉的其他實(shí)驗(yàn)裝置* 2.4 干涉條紋的對比度* #作業(yè)、思考題：思考題：2.4、；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版

21、社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第7次課 分波前干涉的其它實(shí)驗(yàn)裝置1.菲涅耳雙面鏡 2、菲涅耳雙棱鏡 3、洛埃鏡 閩南理工學(xué)院備課筆記 第7次課 條紋的對比度 干涉場中某一點(diǎn)P附近條紋的清晰度用條紋的對比度(或稱可見度)來量度，K定義為： Imax和Imin分別為P點(diǎn)附近的強(qiáng)度極大值和極小值。當(dāng)Imin=0時(shí)，Kl，可見度有最大值(完全相干）。當(dāng)ImaxImin時(shí)，可見度降為零，條紋消失（非相干）。當(dāng)0 Imin/4的區(qū)域，條紋可見度下降，觀察不到清晰的干涉條紋；而在 /4的區(qū)域，盡管采用了擴(kuò)展光源，仍可看到清晰的干

22、涉條紋。能夠得到清晰條紋的區(qū)域稱為定域區(qū)（定域干涉）。可見，定域干涉是和擴(kuò)展光源的使用聯(lián)系在一起，它本質(zhì)上是一個(gè)空間相干性問題。二、平行平板產(chǎn)生的干涉等傾干涉由擴(kuò)展光源發(fā)出的一束光經(jīng)平行平板的上下表面的反射和折射后，將在在無窮遠(yuǎn)處，或者透鏡焦平面上相遇。由于在相遇位置，兩束光來自于同一光線SA，因此能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，并且干涉孔徑角=0 閩南理工學(xué)院備課筆記 第8次課 光束1和2兩者之間的光程差為如果平板是絕對均勻的，折射率 n 和厚度 h 均為常數(shù)，則光程差只決定于入射光在平扳上的入射角q1。等傾干涉：具有相同入射角的光經(jīng)平板兩表面反射所形成的反射光，在其相遇點(diǎn)上有相同的光程差，也就是說, 凡

23、入射角相同的光，形成同一干涉條紋。 產(chǎn)生等傾干涉的裝置如圖：透鏡光軸與平行平板 G 垂直時(shí)，等傾干涉條紋是一組同心圓環(huán)，其中心對應(yīng)ql = q2= 0 的干涉光線，即透鏡光軸上。物理光學(xué) 課程教案主頁 第9次課 授 課 章 節(jié)題 目第2章 光的干涉及其應(yīng)用2.6 楔形平板產(chǎn)生的干涉學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 掌握楔形平板產(chǎn)生的干涉的干涉特點(diǎn)；2. 分析楔形平板產(chǎn)生的干涉的條紋關(guān)系。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）： 2.6 楔形平板產(chǎn)生的干涉* #作業(yè)、思考題：思考題：2.6、；參 考 資 料：1

24、、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第9次課 物理光學(xué) 課程教案主頁 第10次課 授 課 章 節(jié)題 目第2章 光的干涉及其應(yīng)用2.7 邁克耳孫干涉儀2.8 多光束干涉學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 學(xué)會(huì)使用邁克耳孫干涉儀；2. 了解多光束干涉。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）： 2.7 邁克耳孫干涉儀* #2.8 多光束干涉作業(yè)、思考題：

25、思考題：2.6、；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第10次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第10次課 干涉條紋例題 邁克耳遜干涉儀中，M1反射鏡移動(dòng) 0.2334 mm的距離時(shí)，數(shù)出移動(dòng)了792條條紋，求所用的波長。解：物理光學(xué) 課程教案主頁 第11次課 授 課 章 節(jié)題 目第2章 光的干涉及其應(yīng)用2.9 多光束干涉原理在薄膜理論中的應(yīng)用學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物

26、 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 理解多光束干涉原理在薄膜理論中的應(yīng)用；2. 了解薄膜理論。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：2.9多光束干涉原理在薄膜理論中的應(yīng)用* #作業(yè)、思考題：思考題：2.9、；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第11次課 平行平板的多光束干涉及其應(yīng)用 我們討論了平行平板的雙光束干涉問題。事實(shí)上，由于光束在平板內(nèi)不斷的反射和透射，必須考慮多光束參與干涉，特別是當(dāng)平板表面反射

27、系數(shù)比較高時(shí)，更應(yīng)如此才不會(huì)引起過大的誤差。 本節(jié)將討論在考慮多光束干涉時(shí)干涉條紋會(huì)發(fā)生怎樣的變化。 干涉現(xiàn)象是各光束電磁場疊加的結(jié)果。如果參加疊加的各光束光強(qiáng)相差懸殊，則干涉場強(qiáng)度主要取決于最強(qiáng)光束的光強(qiáng)，干涉效果不明顯。 這個(gè)結(jié)論在雙光束干涉中已經(jīng)提到，要獲得明顯的多光束干涉現(xiàn)象，各相干光束應(yīng)該具有相近的光強(qiáng)。 以擴(kuò)展光源照明平行平板產(chǎn)生多光束干涉，干涉場即定域在無窮遠(yuǎn)處。在未鍍膜的平行平板上不能獲得多光束干涉，雖然有多次反射，但各束光的強(qiáng)度差得太多，只有上、下表面第一次反射光強(qiáng)度接近，所以鍍高反射膜的平行平板，透射光的各支強(qiáng)度接近，反射光除第一束其它反射光強(qiáng)度接近。 閩南理工學(xué)院備課筆記

28、 第11次課 根據(jù)愛里公式，來分析干涉圖樣的特征顯然：說明反射光和透射光的干涉圖樣互補(bǔ)，即對于某一方向反射光干涉為亮條紋時(shí)，透射光干涉則為暗紋，反之亦然。兩者強(qiáng)度之和等于入射光強(qiáng)度。反射光方向。當(dāng) 時(shí)，形成亮條紋。其強(qiáng)度為 時(shí)，形成暗條紋，其強(qiáng)度為 透射光干涉圖樣由在幾乎全黑的背景上的一組很細(xì)的亮條紋所組成。反射光干涉圖樣和透射光干涉圖樣互補(bǔ)，由在均勻明亮背景上的很細(xì)的暗條紋組成，這些暗條紋不如透射光圖樣中暗背景上的亮條紋看起來清楚，故在實(shí)際中都采用透射光的干涉條紋。注：透射光的干涉條紋極為明銳，是多光束干涉最顯著的特點(diǎn)。 多光束干涉原理在薄膜理論中的應(yīng)用薄膜：在玻璃或金屬等基片的光滑表面上，

29、用物理、化學(xué)方法生成的透明介質(zhì)膜。薄膜的用途：增強(qiáng)原基片的光學(xué)性能，如增強(qiáng)透射率、增強(qiáng)反射率、調(diào)整光束的光譜分布等物理光學(xué) 課程教案主頁 第12次課 授 課 章 節(jié)題 目第2章 光的干涉及其應(yīng)用復(fù)習(xí)課學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 明確第2章的學(xué)習(xí)目標(biāo)2. 掌握分析光波干涉問題的基本方法3. 能熟練解決干涉問題(習(xí)題)4. 能解釋日常生活中常見的光的干涉現(xiàn)象教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：復(fù)習(xí)第二章干涉各個(gè)章節(jié)作業(yè)、思考題： 參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物

30、理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008.物理光學(xué) 課程教案主頁 第13次課 授 課 章 節(jié)題 目第3章 光的衍射與現(xiàn)代光學(xué)3.1 惠更斯-菲涅耳原理學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 理解光的衍射現(xiàn)象，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的條件及衍射現(xiàn)象的分類；2. 明確衍射現(xiàn)象是波動(dòng)的基本屬性，與直線傳播在本質(zhì)是不矛盾的；3. 了解惠更斯原理及其優(yōu)、缺點(diǎn)；4.理解惠更斯-菲涅耳原理基本內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：3.1 惠更

31、斯-菲涅耳原理* #作業(yè)、思考題：思考題：3.1；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第13次課 干涉與衍射的區(qū)別和聯(lián)系1.疊加圖樣：同為亮暗相間的條紋，但條紋圖樣的強(qiáng)度分布存在著均勻（干涉）和相對集中（衍射）的不同。2.物理本質(zhì)：同屬光波的相干疊加問題，研究問題的關(guān)鍵都在相位差上，并且極大值和極小值所要求的相位差條件相同，但兩者參與疊加的對象不同。干涉對應(yīng)有限多束光波的疊加，衍射對應(yīng)著無限多子波的疊加。3.數(shù)學(xué)

32、本質(zhì)：數(shù)學(xué)處理方法不同。干涉對應(yīng)著有限項(xiàng)求和，衍射對應(yīng)著無限項(xiàng)積分。 4.理論基礎(chǔ)：干涉問題沒有離開幾何光學(xué)的直線傳播理論，衍射問題卻與幾何光學(xué)模型相矛盾。當(dāng)參與疊加的各光波可以近似地用幾何光學(xué)直線傳播模型描述時(shí)，則疊加純屬干涉問題；若參與疊加的各光波自身的傳播行為明顯地不符合幾何光學(xué)模型，則對每一束光波而言，均存在著衍射，同時(shí)各光波之間又存在著干涉。干涉與衍射是本質(zhì)上統(tǒng)一，但形式上、分布規(guī)律及數(shù)學(xué)處理方法上略有不同而又緊密相關(guān)的同一類物理現(xiàn)象。 菲涅耳在惠更斯提出的子波假設(shè)基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了描述次波基本特征的時(shí)空周期的物理量:位相和振幅，及波的疊加。認(rèn)為：從同一波陣面上各點(diǎn)發(fā)出的次波，在傳播過程

33、中相遇時(shí)，也能相互疊加而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，空間各點(diǎn)波的強(qiáng)度，由各子波在該點(diǎn)的相干疊加所決定。這就是惠更斯菲涅耳原理惠更斯菲涅爾原理= 次波與次波的相干疊加 惠更斯菲涅耳原理是對光的衍射現(xiàn)象物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)。但其數(shù)學(xué)表達(dá)式則不夠精確，表達(dá)式中的一些參數(shù)也不夠嚴(yán)格。基爾霍夫根據(jù)惠更斯菲涅耳原理，利用電磁場理論推導(dǎo)出了嚴(yán)格的衍射公式。物理光學(xué) 課程教案主頁 第14次課 授 課 章 節(jié)題 目第3章 光的衍射與現(xiàn)代光學(xué)3.2 菲涅耳衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射3.3 菲涅耳圓孔和圓屏衍射學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 掌握“菲涅耳

34、半波帶”法，并能利用“半波帶法”分析圓孔、圓盤的菲涅耳衍射；2. 了解波帶片的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)(特別是成像特點(diǎn))。3. 理解直線傳播與衍射間的聯(lián)系教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：3.2 菲涅耳衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射 * #3.3 菲涅耳圓孔和圓屏衍射* #作業(yè)、思考題：思考題：3.3；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第14次課 菲涅耳圓孔衍射- -菲涅耳波帶法1.菲涅耳波帶法2.菲涅耳圓孔衍射3.菲涅耳圓屏衍射4

35、.波帶板相對于夫朗和費(fèi)衍射而言,觀察屏距衍射屏不太遠(yuǎn)。 直接運(yùn)用菲涅耳基爾霍夫衍射公式定量計(jì)算菲涅耳衍射，數(shù)學(xué)處理非常復(fù)雜。通常在半定量處理菲涅耳衍射現(xiàn)象時(shí)，均采用比較簡單、物理概念很清晰的菲涅耳波帶法或圖解法。菲涅耳圓屏衍射由 P0 對波面作波帶，只是在圓屏的情況下，開頭的 N 個(gè)波帶被擋住，第(N + 1)個(gè)以外的波帶全部通光。 閩南理工學(xué)院備課筆記 第14次課 泊松亮點(diǎn):1818年,巴黎科學(xué)院舉行了一次解釋衍射的有獎(jiǎng)競賽, 評委中許多著名科學(xué)家,如畢奧,拉普拉斯,泊松等,都是光的微粒學(xué)說的忠實(shí)擁護(hù)者。 年輕的菲涅耳報(bào)告了“應(yīng)用子波疊加原理解釋衍射現(xiàn)象”的論文。會(huì)后，泊松仔細(xì)審閱了菲涅耳的

36、論文，導(dǎo)出了“圓屏衍射中心會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)”這一看似離奇的結(jié)論，使菲涅耳原理又面臨新的考驗(yàn)。不久，阿喇果在實(shí)驗(yàn)中果然觀察到了這一驚人現(xiàn)象（又稱為阿喇果亮斑）。這一發(fā)現(xiàn)對光的波動(dòng)學(xué)說提供了有力的支持。特點(diǎn)及應(yīng)用 閩南理工學(xué)院備課筆記 第14次課 物理光學(xué) 課程教案主頁 第15次課 授 課 章 節(jié)題 目第3章 光的衍射與現(xiàn)代光學(xué)3.4 夫瑯禾費(fèi)單縫衍射3.5 夫瑯禾費(fèi)矩孔衍射學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 了解觀察夫瑯禾費(fèi)衍射的實(shí)驗(yàn)裝置與衍射圖樣的特點(diǎn)2. 掌握分析夫瑯禾費(fèi)衍射的基本方法；3. 掌握夫瑯禾費(fèi)單縫

37、衍射光強(qiáng)分布規(guī)律，并能對單縫衍射現(xiàn)象進(jìn)行解釋；4.了解夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射光強(qiáng)分布規(guī)律，并能對單圓孔衍射的艾里斑進(jìn)行計(jì)算；教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：3.4 夫瑯禾費(fèi)單縫衍射 * #3.5 夫瑯禾費(fèi)矩孔衍射* #作業(yè)、思考題：思考題：3.4；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第15次課 典型孔徑的夫瑯和費(fèi)衍射一、夫瑯和費(fèi)衍射公式的意義二、矩孔衍射三、單縫衍射矩孔衍射強(qiáng)度分布計(jì)算設(shè)矩形孔的長和寬分別為 a和

38、 b，用單位振幅的平面波照射，即 閩南理工學(xué)院備課筆記 第15次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第15次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第15次課 物理光學(xué) 課程教案主頁 第16次課 授 課 章 節(jié)題 目第3章 光的衍射與現(xiàn)代光學(xué)3.6 夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射與成像儀器的分辨本領(lǐng)學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1、 進(jìn)一步掌握夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射特點(diǎn)；2、3、 理解夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射與成像儀器的分辨本領(lǐng)的關(guān)系。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：3.6 夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射與成像儀器的分辨本領(lǐng)* #作業(yè)、思考題：思考題：3.6；參 考

39、資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008. 閩南理工學(xué)院備課筆記 第16次課 光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射和分辨本領(lǐng)成像系統(tǒng)對無窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)物在焦面上所成的像是夫瑯和費(fèi)衍射像。成像系統(tǒng)對近處點(diǎn)物在像面上所成的像是夫瑯和費(fèi)衍射像。成像系統(tǒng)對點(diǎn)物在它的像面上所成的像是夫瑯和費(fèi)衍射像。 閩南理工學(xué)院備課筆記 第16次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第16次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第16次課 物理光學(xué) 課程教案主頁 第17次課 授 課 章 節(jié)題 目第3章 光的衍射與現(xiàn)代光學(xué)

40、3.7 多縫的夫瑯禾費(fèi)衍射3.8 衍射光柵學(xué)時(shí)2課 型講 授 上機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 討論 其他教 具多媒體 模型 實(shí) 物 掛 圖 音像 其他教學(xué)目的、要求： 1. 掌握平面光柵衍射的基本原理和應(yīng)用；2. 理解光柵分光原理；3.掌握光柵方程、缺級和譜線半角寬度的概念和計(jì)算。教學(xué)主要內(nèi)容（注明：重點(diǎn)*、難點(diǎn)#）：1. 夫瑯禾費(fèi)光柵衍射光強(qiáng)分布；* #2. 光柵方程與譜線缺級；作業(yè)、思考題：思考題：3.8；參 考 資 料：1、物理光學(xué)，梁銓廷主編，電子工業(yè)出版社，2013.2、物理光學(xué)，竺子民主編，華中科技大學(xué)出版社，2009.3、高等物理光學(xué)，羊國光，宋菲君主編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008.

41、 閩南理工學(xué)院備課筆記 第17次課 多縫的夫瑯和費(fèi)衍射能對入射光的振幅進(jìn)行空間周期性調(diào)制，這種衍射屏也稱作黑白光柵，是一種振幅型光柵，d稱為光柵常數(shù)。多縫的方向與線光源平行。 閩南理工學(xué)院備課筆記 第17次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第17次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第17次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第17次課 閩南理工學(xué)院備課筆記 第17次課 衍射光柵的應(yīng)用：精確地測量光的波長；是重要的光學(xué)元件，廣泛應(yīng)用于物理，化學(xué)，天文，地質(zhì)等基礎(chǔ)學(xué)科和近代生產(chǎn)技術(shù)的許多部門。衍射光柵的分類：1、對光波的調(diào)制分式：振幅型和相位型2、工作方式：透射型和反射型3、光柵工作表面的形狀：平面光柵和凹面光柵4、對入射波調(diào)制的空間：二維平面光柵和三維體積光柵5、光柵制作方式：機(jī)刻光柵、復(fù)制光柵、全息光柵透射光柵：透射光柵是在光學(xué)平玻璃上刻劃出一道道等間距的刻痕，刻痕處不透光，未刻處是透光的狹縫。反射光柵：反射光柵是在金屬反射鏡上刻劃一道道刻痕，刻痕上發(fā)生漫反射，