光光栅及光的偏振

1、光光栅及光的偏振本次课的重点掌握光栅的分辨本领掌握X射线在晶格上的衍射公式理解自然光、线偏振光等的概念理解偏振光的获得和检验方法掌握马吕斯定律光栅的分辨本领又称为色分辨本领,用R表示,定义为推导:K; K; +可得 光栅的分辩本领Resolving power波长 的 K=(kN+1)级 暗纹波长为+的第k级明纹瑞利准那么:一条谱线的中心恰与另一条谱线的中心最近一个极小重合时,两条谱线刚能区分.例：钠光的两条谱线(1、 2=589.6nm)，要在第三级谱线恰能把他们分辨出来，问光栅要有多少缝？327解：课堂练习:光栅A的dA=2m,光栅宽度WA=4cm； 光栅B 的dB=4m,光栅宽度 WB=

2、10cm。现有波长为 500nm和的光垂直照射这两块光栅，选定在第二级工作。试问： 能否分辨这两条谱线？解：关键：使用光栅的分辨本领应大于或等于要分辨500nm和 这两条谱线的分辨本领光栅的分辨本领:B光栅恰能分辨这两条谱线A光栅那么不能分辨.课堂练习:光栅A的dA=2m,光栅宽度WA=4cm； 现有波长为 500nm和的光垂直照射这两块光栅，选定在第二级工作。试问：这块光栅将这两条谱线分开多大的角度？ 能否分辨这两条谱线？解： 由光栅公式光栅AA光栅那么不能分辨.X射线的衍射 X射线K A 1895年,伦琴(德),X射线管约数量级的电磁波1912年,劳厄(德)实验.OPPEC劳厄斑晶体X射线

3、 布拉格公式 1913年,布拉格(英)父子实验.dCOBA晶面间距d，掠射角，上下相邻原子层反射线的光程差=AC+BC=2dsin 干预加强：2dsin=k， k=1,2,3,.布拉格公式不同取向的原子层组如图应用：测波长或测晶体的晶格常数 自然光和偏振光1. 线偏振光E播传方向振动面面对光的传播方向看线偏振光可沿两个互相垂直的方向分解;两个分量同频率且位相差为0或EEyEx yx光的横波性,光的振动矢量(电矢量或光矢量)线偏振光的表示法：光振动垂直板面光振动平行板面2. 自然光没有优势方向自然光的分解一束自然光可分解为两束振动方向互相垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。自然光的表示法：3. 局

4、部偏振光部分偏振光的分解部分偏振光局部偏振光可分解为两束不等幅的、不相干振动方向互相垂直的线偏振光。局部偏振光的表示法：平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强右旋圆偏振光 y yx z传播方向 /2x左旋圆偏振光E随z的变化E 04. 圆偏振光 椭圆偏振光左旋光和右旋光线偏振光沿两个互相垂直的方向分解时两个分量位相差为/2或3/2右旋椭圆偏振光左旋椭圆偏振光线偏光在两个互相垂直方向上的分量同频率且有固定位相差时线偏振光线偏振光右旋椭圆偏振光左旋椭圆偏振光偏振化方向自然光振线偏光 偏振光的产生和检验 偏振片微晶型非偏振光线偏振光光轴电气石晶片分子型x yzz线栅起偏器 入射电磁波起偏检偏 偏振

5、片作用：.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化检偏器偏振化方向AA0.起偏器检偏器自然光线偏振光AIA00II0I=AA022马吕斯定律=cosA02A022cosAA0= 检

6、偏器前偏振光振动方向与检偏器偏振化方向之间的夹角 马吕斯定律非偏振光I0线偏振光 IP偏振化方向 (透振方向)I0IPP E0E=E0cos消光讨论：(3)用偏振器件分析、检验光的偏振态I?P待检光 I不变？是什么光 I变，有消光？是什么光 I变，无消光？是什么光例:用两个偏振片平行放置作为起偏器和检偏器,在它们的偏振化方向成30角时, 观测一光源; 再将夹角改为60, 换一个光源.两次测得光强相等.求两光源照起偏器的光强之比.解:设两光源照射起偏器的光强分别为I1和I2.那么起偏器后的光强分别为I1 / 2和I2 / 2.设检偏器后的光强分别为I1 和I2. 按照马吕斯定律 依题意 I1=I

7、2 即例: 一束自然光入射到重叠起来的四片偏振片上, 它们的偏振化依次顺时针(迎着投射光看)偏开30角. 求入射光中有百分之几的光强透过这组偏振片(不计偏振片的吸收).解:设入射光的光强为I0,透过第1、2、3、 4片的光强分别为I1 、 I2 、I3 、 I4,I1 = I0/2可见透射光强为入射光的21%.例：光强的调制。在偏振化方向正交的起偏器M和检器N 之间，插入一片以角速度 旋转的理想偏振片P，入射自然光强为I0 ,试求由系统出射的光强是多少？利用偏振片P的旋转可调制光信号四明四暗.t=0,90 ,180 ,270 时，输出光强为零.t=45 ,135 ,225 ,315 时,输出光强为 .解:例局部偏振光由自然光和线偏振光混合组成，今通过一偏振片观察，当偏振片由对应最大亮度位置转过60时，光束亮度减为一半。求这局部偏振光中自然光与线偏光强度之比。解:设局部偏振光的光强为1， 其中线偏光占x，那么自然光为(1-x) 对应最大亮度=0时 =60时， 由题知 I1/2=I2 即 解得x=0.5 自然光强度：线偏振光强度=1：1 例:一束平面偏振光与自然光混合,当它通过一理想的旋转偏振片时