自然光非偏振光.ppt

一 圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射 衍射屏 觀察屏 1 圓孔孔徑為d 中央亮斑 愛里斑 透鏡L 是第1級(jí)暗紋的衍射角 也是愛里斑的角半徑 12 9光學(xué)儀器的分辨率 計(jì)算結(jié)果表明 透鏡的焦距為 愛里斑半徑 愛里斑上分布的光能占通過圓孔的總光能的84 是兩點(diǎn)對(duì)于透鏡光心的夾角 d 二 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng) 瑞利判據(jù) 對(duì)于兩個(gè)等光強(qiáng)的非相干物點(diǎn) 如果一個(gè)像斑中心恰好落在另一像斑的邊緣 第一暗紋處 則此兩像被認(rèn)為是剛好能分辨 此時(shí)兩像斑中心角距離為最小分辨角 可分辨 剛可分辨 不可分辨 分辨本領(lǐng) 結(jié)論 透鏡的孔徑越大 光學(xué)儀器的的分辨本領(lǐng) 分辨率 就越高 波長(zhǎng)越短光學(xué)儀器的的分辨本領(lǐng) 分辨率 最小分辨角 說明 1 光學(xué)儀器 希望分辨角越小越好 希望分辨本領(lǐng)越大越好 2 對(duì)于天文望遠(yuǎn)鏡 3 對(duì)于顯微鏡 波長(zhǎng)一定 增大光學(xué)儀器的半徑 光學(xué)儀器的半徑不能增大 減小波長(zhǎng) 如 哈勃望遠(yuǎn)鏡 電子顯微鏡 1990年發(fā)射的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的凹面物鏡的直徑為2 4m 最小分辨角 在大氣層外615km高空繞地運(yùn)行 可觀察130億光年遠(yuǎn)的太空深處 發(fā)現(xiàn)了500億個(gè)星系 眼睛的最小分辨角為 設(shè)人離車的距離為S時(shí) 恰能分辨這兩盞燈 取 在迎面駛來的汽車上 兩盞前燈相距120cm 設(shè)夜間人眼瞳孔直徑為5 0mm 入射光波為550nm 例 人在離汽車多遠(yuǎn)的地方 眼睛恰能分辨這兩盞燈 求 解 d 120cm S 由題意有 觀察者 三 光柵的分辨本領(lǐng) 波長(zhǎng)為 的第k級(jí)主極大的角位置為 波長(zhǎng)為 的第kN 1級(jí)極小的角位置為 光柵的分辨本領(lǐng)是指把波長(zhǎng)靠得很近的兩條譜線分辨清楚的本領(lǐng) 光柵的瑞利準(zhǔn)則要分辨第k級(jí)光譜中波長(zhǎng)為 和 的兩條譜線 就要滿足波長(zhǎng)為 的第k級(jí)主極大正好與波長(zhǎng)為 的最鄰近的極小相重合 即與第kN 1級(jí)極小重合 例 設(shè)計(jì)一光柵 要求 1 能分辨鈉光譜的5 890 10 7m和5 896 10 7m的第二級(jí)譜線 2 第二級(jí)譜線衍射角 3 第三級(jí)譜線缺級(jí) 解 1 按光柵的分辨本領(lǐng) 即必須有 2 根據(jù) 由于 所以 這樣光柵的N a b均被確定 3 缺級(jí)條件 12 11X射線的衍射 一 X射線的產(chǎn)生 電磁波 10 1 102 倫琴 倫琴射線1895年 X射線是由高速電子撞擊物體時(shí)產(chǎn)生 X射線 二 勞厄?qū)嶒?yàn) 為了實(shí)現(xiàn)X射線的衍射而設(shè)計(jì)的 勞厄 衍射圖樣 勞厄斑 證實(shí)了X射線的波動(dòng)性 dsin 1 2 晶面 A C B 衍射中心 掠射角 d 晶面間距 點(diǎn)間散射光的干涉 每個(gè)原子都是散射子波的子波源 同一層晶面上相鄰兩束光的光程差為零 三 布喇格公式 不同晶面間散射光的干涉 布喇格公式 四 應(yīng)用 已知 可測(cè)d X射線晶體結(jié)構(gòu)分析 已知 d可測(cè) X射線光譜分析 五 實(shí)際觀察X射線衍射的作法 a 勞厄法 b 粉末法 機(jī)械波穿過狹縫 光的波動(dòng)性 機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別 光波是橫波 光的干涉 衍射 光的偏振 12 12自然光和偏振光 一 自然光 非偏振光 光矢量 電磁波的E矢量 在垂直于光傳播方向上的所有可能方向上 E振動(dòng)的振幅都相等 這樣的光稱為自然光 自然光的圖示 各光矢量間無固定的相位關(guān)系 二互相垂直方向是任選的 二 偏振光 線偏振光 某一光束只含有一個(gè)方向的光振動(dòng) 振動(dòng)面 光振動(dòng)方向與光傳播方向所確定的那平面 部分偏振光 某一方向的光振動(dòng)比與之相垂直的另一方向的光振動(dòng)占優(yōu)勢(shì) 振動(dòng)面 二偏振片起偏與檢偏 二向色性 某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動(dòng) 而只讓與這個(gè)方向垂直的光振動(dòng)通過 這種性質(zhì)稱二向色性 偏振片 涂有二向色性材料的透明薄片 偏振化方向 當(dāng)自然光照射在偏振片上時(shí) 它只讓某一特定方向的光通過 這個(gè)方向叫此偏振片的偏振化方向 自然光 檢偏 二 馬呂斯定律 光強(qiáng)為I1的線偏振光 透過偏振片后 透射強(qiáng)度為 1 自然光通過偏振片后光強(qiáng)減為原來的二分之一 2 旋轉(zhuǎn)起偏片 屏幕上光強(qiáng)不變 例題 已知自然光通過兩個(gè)偏振化方向夾角為60 的偏振片 透射光強(qiáng)為I1 今在這兩偏振片之間再插入另一偏振片 它的偏振化方向與前兩個(gè)偏振片的偏振化方向均夾30 角 則透射光強(qiáng)為多少 解 若在間變化 如何變化 12 14反射和折射時(shí)光的偏振 一 一般情況下的反射光和折射光 反射光部分偏振光 垂直于入射面的振動(dòng)大于平行于入射面的振動(dòng) 折射光部分偏振光 平行于入射面的振動(dòng)大于垂直于入射面的振動(dòng) 理論和實(shí)驗(yàn)證明 反射光的偏振化程度與入射角有關(guān) 布儒斯特定律 1812年 反射光為完全偏振光 且振動(dòng)面垂直入射面 折射光為部分偏振光 當(dāng)時(shí) 反射光和折射光互相垂直 空氣 1 空氣 例一自然光自空氣射向一塊平板玻璃 入射角為布儒斯特角 問在界面2的反射光是什么光 注意 一次起偏垂直入射面的振動(dòng)僅很小部分被反射 約15 所以反射偏振光很弱 一般應(yīng)用玻璃片堆產(chǎn)生偏振光 對(duì)于一般的光學(xué)玻璃 反射光的強(qiáng)度約占入射光強(qiáng)度的7 5 大部分光將透過玻璃 討論下列光線的反射和折射 起偏角 一雙折射的尋常光和非尋常光 12 15光的雙折射 光通過雙折射晶體 一般情況 非常光線不在入射面內(nèi) 實(shí)驗(yàn)證明 O光和光均為偏振光 尋常光線在晶體中各方向上傳播速度相同 常量 非常光線晶體中各方向上傳播速度不同 隨方向改變而改變 為主折射率 方解石晶體 光