光光柵及光的偏振

1、光光柵及光的偏振第1頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一課堂練習(xí):波長(zhǎng)600nm(1nm=109m)的單色光垂直入射到一光柵上，測(cè)得第二級(jí)主極大的衍射角為30，且第三級(jí)是缺級(jí)(1) 光柵常數(shù)(a + b)等于多少？ (2) 透光縫最小寬度a等于多少？(3) 在選定了上述(a + b)和a之后，求在衍射角- 能觀察到的主極大級(jí)次解： (1) 由光柵方程 (2)由于第三級(jí)缺級(jí)K=1時(shí)最小寬度(3) k=3,6,9,. 缺級(jí)衍射角-可觀察到的全部主極大的級(jí)次k=-2,-1,0,1,2共5條明紋第2頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一本次課的重點(diǎn)掌握光柵的分辨本

2、領(lǐng)掌握X射線在晶格上的衍射公式理解自然光、線偏振光等的概念理解偏振光的獲得和檢驗(yàn)方法掌握馬呂斯定律第3頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一光柵的分辨本領(lǐng)又稱為色分辨本領(lǐng),用R表示,定義為推導(dǎo):K; K; +可得 光柵的分辯本領(lǐng)Resolving power波長(zhǎng) 的 K”=(kN+1)級(jí) 暗紋波長(zhǎng)為+的第k級(jí)明紋瑞利準(zhǔn)則:一條譜線的中心恰與另一條譜線的中心最近一個(gè)極小重合時(shí),兩條譜線剛能區(qū)分.第4頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一例：鈉光的兩條譜線(1=589.0nm、 2=589.6nm)，要在第三級(jí)譜線恰能把他們分辨出來，問光柵要有多少縫？327解：

3、第5頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一課堂練習(xí):光柵A的dA=2m,光柵寬度WA=4cm； 光柵B 的dB=4m,光柵寬度 WB=10cm。現(xiàn)有波長(zhǎng)為 500nm和500.01nm的光垂直照射這兩塊光柵，選定在第二級(jí)工作。試問： 能否分辨這兩條譜線？解：關(guān)鍵：使用光柵的分辨本領(lǐng)應(yīng)大于或等于要分辨500nm和 500.01nm這兩條譜線的分辨本領(lǐng)光柵的分辨本領(lǐng):B光柵恰能分辨這兩條譜線A光柵則不能分辨.第6頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一課堂練習(xí):光柵A的dA=2m,光柵寬度WA=4cm； 現(xiàn)有波長(zhǎng)為 500nm和500.01nm的光垂直照射這兩塊光

4、柵，選定在第二級(jí)工作。試問：這塊光柵將這兩條譜線分開多大的角度？ 能否分辨這兩條譜線？解： 由光柵公式光柵AA光柵則不能分辨.第7頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一X射線的衍射 X射線K A 1895年,倫琴(德),X射線管約0.01-10nm數(shù)量級(jí)的電磁波1912年,勞厄(德)實(shí)驗(yàn).OPPEC勞厄斑晶體X射線第8頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一 布拉格公式 1913年,布拉格(英)父子實(shí)驗(yàn).dCOBA晶面間距d，掠射角，上下相鄰原子層反射線的光程差=AC+BC=2dsin 干涉加強(qiáng)：2dsin=k， k=1,2,3,.布拉格公式不同取向的原子層組

5、如圖應(yīng)用：測(cè)波長(zhǎng)或測(cè)晶體的晶格常數(shù)第9頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一 自然光和偏振光1. 線偏振光E播傳方向振動(dòng)面面對(duì)光的傳播方向看線偏振光可沿兩個(gè)相互垂直的方向分解;兩個(gè)分量同頻率且位相差為0或EEyEx yx光的橫波性,光的振動(dòng)矢量(電矢量或光矢量)第10頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一線偏振光的表示法：光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)平行板面2. 自然光沒有優(yōu)勢(shì)方向自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：第11頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一3. 部分偏振光部分偏振光的分

6、解部分偏振光部分偏振光可分解為兩束不等幅的、不相干振動(dòng)方向相互垂直的線偏振光。部分偏振光的表示法：平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)第12頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一右旋圓偏振光 y yx z傳播方向 /2x左旋圓偏振光E隨z的變化E 04. 圓偏振光 橢圓偏振光左旋光和右旋光線偏振光沿兩個(gè)相互垂直的方向分解時(shí)兩個(gè)分量位相差為/2或3/2右旋橢圓偏振光左旋橢圓偏振光第13頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一線偏光在兩個(gè)互相垂直方向上的分量同頻率且有固定位相差時(shí)線偏振光線偏振光右旋橢圓偏振光左旋橢圓偏振光第14頁，共31頁，2022年，5月2

7、0日，3點(diǎn)35分，星期一偏振化方向自然光振線偏光 偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn) 偏振片微晶型非偏振光線偏振光光軸電氣石晶片分子型x yzz線柵起偏器 入射電磁波起偏檢偏 偏振片作用：第15頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一.起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器， 光強(qiáng)發(fā)生變化第16頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一.起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器， 光強(qiáng)發(fā)生變化第17頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一.起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器， 光強(qiáng)發(fā)生變化第18頁，共31頁，2022年，5月20日，

8、3點(diǎn)35分，星期一.起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器， 光強(qiáng)發(fā)生變化第19頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一.起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器， 光強(qiáng)發(fā)生變化第20頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一.起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器， 光強(qiáng)發(fā)生變化第21頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一.起偏器檢偏器自然光線偏振光偏振光通過旋轉(zhuǎn)的檢偏器， 光強(qiáng)發(fā)生變化第22頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一檢偏器偏振化方向AA0.起偏器檢偏器自然光線偏振光AIA00II0I=

9、AA022馬呂斯定律=cosA02A022cosAA0= 檢偏器前偏振光振動(dòng)方向與檢偏器偏振化方向之間的夾角 馬呂斯定律第23頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一非偏振光I0線偏振光 IP偏振化方向 (透振方向)I0IPP E0E=E0cos消光討論：第24頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一(3)用偏振器件分析、檢驗(yàn)光的偏振態(tài)I?P待檢光 I不變？是什么光 I變，有消光？是什么光 I變，無消光？是什么光第25頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一例:用兩個(gè)偏振片平行放置作為起偏器和檢偏器,在它們的偏振化方向成30角時(shí), 觀測(cè)一光源;

10、再將夾角改為60, 換一個(gè)光源.兩次測(cè)得光強(qiáng)相等.求兩光源照起偏器的光強(qiáng)之比.解:設(shè)兩光源照射起偏器的光強(qiáng)分別為I1和I2.則起偏器后的光強(qiáng)分別為I1 / 2和I2 / 2.設(shè)檢偏器后的光強(qiáng)分別為I1 和I2. 依照馬呂斯定律 依題意 I1=I2 即第26頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一例: 一束自然光入射到重疊起來的四片偏振片上, 它們的偏振化依次順時(shí)針(迎著投射光看)偏開30角. 求入射光中有百分之幾的光強(qiáng)透過這組偏振片(不計(jì)偏振片的吸收).解:設(shè)入射光的光強(qiáng)為I0,透過第1、2、3、 4片的光強(qiáng)分別為I1 、 I2 、I3 、 I4,I1 = I0/2可見透射光強(qiáng)

11、為入射光的21%.第27頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一例：光強(qiáng)的調(diào)制。在偏振化方向正交的起偏器M和檢器N 之間，插入一片以角速度 旋轉(zhuǎn)的理想偏振片P，入射自然光強(qiáng)為I0 ,試求由系統(tǒng)出射的光強(qiáng)是多少？利用偏振片P的旋轉(zhuǎn)可調(diào)制光信號(hào)第28頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一四明四暗.t=0,90 ,180 ,270 時(shí)，輸出光強(qiáng)為零.t=45 ,135 ,225 ,315 時(shí),輸出光強(qiáng)為 .解:第29頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一例部分偏振光由自然光和線偏振光混合組成，今通過一偏振片觀察，當(dāng)偏振片由對(duì)應(yīng)最大亮度位置轉(zhuǎn)過60時(shí)，光束亮度減為一半。求這部分偏振光中自然光與線偏光強(qiáng)度之比。解:設(shè)部分偏振光的光強(qiáng)為1， 其中線偏光占x，則自然光為(1-x) 對(duì)應(yīng)最大亮度=0時(shí) =60時(shí)， 由題知 I1/2=I2 即 解得x=0.5 自然光強(qiáng)度：線偏振光強(qiáng)度=1：1 第30頁，共31頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)35分，星期一例: