光学教程 第四版 答案光学第一章答案

《光学教程第四版》第一章主要涉及了光的波动性，特别是光波的干涉与衍射现象，以及如何通过计算解析这些问题。以下是对该章节主要内容的详细解析： 1. 干涉与波长的关系：问题中涉及到两个波长，分别是λdryyyjj01和λdrjy0，它们在计算过程中被用来确定干涉条纹的位置。根据干涉原理，干涉条纹的间距与波长成正比，因此，不同波长会产生不同的条纹分布。 2. 干涉条纹的计算：对于一个特定的波长λ，可以计算出对应于特定位置y的干涉相位差Δy。例如，题目中给出的两个位置573.0102cm和410.0105cm，对应着两个不同波长下的相位差。此外，还计算了两波长的平均值，以求得更精确的条纹间距。 3. 衍射与菲涅尔数：衍射问题中，菲涅尔数（Fresnel number, F）是衡量衍射效应的重要参数，F = λd / (2πa)，其中λ是波长，d是光源到屏幕的距离，a是障碍物或孔径的大小。题目中使用了菲涅尔数来确定衍射图案的特性。 4. 波长的折射与色散：题目中通过计算折射率nd与波长λ的关系，探讨了色散现象，即不同波长的光在相同介质中传播速度不同，导致在界面处折射角不同。 5. 最小相位差与明暗纹的确定：在薄膜干涉中，相邻明纹或暗纹的相位差为2π的整数倍。通过计算相位差，可以找出特定位置的明纹或暗纹。例如，题目中提到的λ/2相位差对应于一个明纹。 6. 干涉仪的分析：干涉仪的分析涉及到波长、角度和距离的计算，以确定干涉图案的细节。例如，解题过程涉及到光路长度、光程差以及衍射角度的计算，用于确定干涉条纹的位置。 7. 双缝干涉的计算：双缝干涉是波动光学的基础实验，计算涉及到缝宽、光源波长和观察屏的距离。题目中通过计算不同波长下相邻明纹的间隔，确定了可见的干涉条纹范围。 8. 薄膜干涉的条纹宽度：薄膜干涉的条纹宽度与薄膜厚度变化有关，通过计算相邻明纹或暗纹对应的厚度变化，可以了解薄膜厚度对干涉图案的影响。 9. 垂直入射时的光程差：对于垂直入射的光，光程差可以直接由波长和折射率计算得出，这对于理解空气劈薄膜干涉的条件至关重要。 10. 条纹密度的计算：通过计算单位长度内的干涉条纹数，可以了解光在特定材料表面产生的干涉模式的密集程度。 11. 最强相长条件：在正射情况下，最强干涉（明纹）发生在入射角满足特定条件时，这些条件与光源的波长、折射率以及干涉系统的几何结构有关。 以上内容涵盖了光学教程第一章的主要知识点，包括干涉、衍射、薄膜干涉、色散等基础概念及其应用计算。理解和掌握这些内容对于深入学习光学至关重要。