自然光非偏振光.ppt

一 圆孔的夫琅禾费衍射 衍射屏 观察屏 1 圆孔孔径为d 中央亮斑 爱里斑 透镜L 是第1级暗纹的衍射角 也是爱里斑的角半径 12 9光学仪器的分辨率 计算结果表明 透镜的焦距为 爱里斑半径 爱里斑上分布的光能占通过圆孔的总光能的84 是两点对于透镜光心的夹角 d 二 光学仪器的分辨本领 瑞利判据 对于两个等光强的非相干物点 如果一个像斑中心恰好落在另一像斑的边缘 第一暗纹处 则此两像被认为是刚好能分辨 此时两像斑中心角距离为最小分辨角 可分辨 刚可分辨 不可分辨 分辨本领 结论 透镜的孔径越大 光学仪器的的分辨本领 分辨率 就越高 波长越短光学仪器的的分辨本领 分辨率 最小分辨角 说明 1 光学仪器 希望分辨角越小越好 希望分辨本领越大越好 2 对于天文望远镜 3 对于显微镜 波长一定 增大光学仪器的半径 光学仪器的半径不能增大 减小波长 如 哈勃望远镜 电子显微镜 1990年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2 4m 最小分辨角 在大气层外615km高空绕地运行 可观察130亿光年远的太空深处 发现了500亿个星系 眼睛的最小分辨角为 设人离车的距离为S时 恰能分辨这两盏灯 取 在迎面驶来的汽车上 两盏前灯相距120cm 设夜间人眼瞳孔直径为5 0mm 入射光波为550nm 例 人在离汽车多远的地方 眼睛恰能分辨这两盏灯 求 解 d 120cm S 由题意有 观察者 三 光栅的分辨本领 波长为 的第k级主极大的角位置为 波长为 的第kN 1级极小的角位置为 光栅的分辨本领是指把波长靠得很近的两条谱线分辨清楚的本领 光栅的瑞利准则要分辨第k级光谱中波长为 和 的两条谱线 就要满足波长为 的第k级主极大正好与波长为 的最邻近的极小相重合 即与第kN 1级极小重合 例 设计一光栅 要求 1 能分辨钠光谱的5 890 10 7m和5 896 10 7m的第二级谱线 2 第二级谱线衍射角 3 第三级谱线缺级 解 1 按光栅的分辨本领 即必须有 2 根据 由于 所以 这样光栅的N a b均被确定 3 缺级条件 12 11X射线的衍射 一 X射线的产生 电磁波 10 1 102 伦琴 伦琴射线1895年 X射线是由高速电子撞击物体时产生 X射线 二 劳厄实验 为了实现X射线的衍射而设计的 劳厄 衍射图样 劳厄斑 证实了X射线的波动性 dsin 1 2 晶面 A C B 衍射中心 掠射角 d 晶面间距 点间散射光的干涉 每个原子都是散射子波的子波源 同一层晶面上相邻两束光的光程差为零 三 布喇格公式 不同晶面间散射光的干涉 布喇格公式 四 应用 已知 可测d X射线晶体结构分析 已知 d可测 X射线光谱分析 五 实际观察X射线衍射的作法 a 劳厄法 b 粉末法 机械波穿过狭缝 光的波动性 机械横波与纵波的区别 光波是横波 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 电磁波的E矢量 在垂直于光传播方向上的所有可能方向上 E振动的振幅都相等 这样的光称为自然光 自然光的图示 各光矢量间无固定的相位关系 二互相垂直方向是任选的 二 偏振光 线偏振光 某一光束只含有一个方向的光振动 振动面 光振动方向与光传播方向所确定的那平面 部分偏振光 某一方向的光振动比与之相垂直的另一方向的光振动占优势 振动面 二偏振片起偏与检偏 二向色性 某些物质能吸收某一方向的光振动 而只让与这个方向垂直的光振动通过 这种性质称二向色性 偏振片 涂有二向色性材料的透明薄片 偏振化方向 当自然光照射在偏振片上时 它只让某一特定方向的光通过 这个方向叫此偏振片的偏振化方向 自然光 检偏 二 马吕斯定律 光强为I1的线偏振光 透过偏振片后 透射强度为 1 自然光通过偏振片后光强减为原来的二分之一 2 旋转起偏片 屏幕上光强不变 例题 已知自然光通过两个偏振化方向夹角为60 的偏振片 透射光强为I1 今在这两偏振片之间再插入另一偏振片 它的偏振化方向与前两个偏振片的偏振化方向均夹30 角 则透射光强为多少 解 若在间变化 如何变化 12 14反射和折射时光的偏振 一 一般情况下的反射光和折射光 反射光部分偏振光 垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动 折射光部分偏振光 平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动 理论和实验证明 反射光的偏振化程度与入射角有关 布儒斯特定律 1812年 反射光为完全偏振光 且振动面垂直入射面 折射光为部分偏振光 当时 反射光和折射光互相垂直 空气 1 空气 例一自然光自空气射向一块平板玻璃 入射角为布儒斯特角 问在界面2的反射光是什么光 注意 一次起偏垂直入射面的振动仅很小部分被反射 约15 所以反射偏振光很弱 一般应用玻璃片堆产生偏振光 对于一般的光学玻璃 反射光的强度约占入射光强度的7 5 大部分光将透过玻璃 讨论下列光线的反射和折射 起偏角 一双折射的寻常光和非寻常光 12 15光的双折射 光通过双折射晶体 一般情况 非常光线不在入射面内 实验证明 O光和光均为偏振光 寻常光线在晶体中各方向上传播速度相同 常量 非常光线晶体中各方向上传播速度不同 随方向改变而改变 为主折射率 方解石晶体 光