光光栅及光的偏振

1、光光栅及光的偏振第1页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一课堂练习:波长600nm(1nm=109m)的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30，且第三级是缺级(1) 光栅常数(a + b)等于多少？ (2) 透光缝最小宽度a等于多少？(3) 在选定了上述(a + b)和a之后，求在衍射角- 能观察到的主极大级次解： (1) 由光栅方程 (2)由于第三级缺级K=1时最小宽度(3) k=3,6,9,. 缺级衍射角-可观察到的全部主极大的级次k=-2,-1,0,1,2共5条明纹第2页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一本次课的重点掌握光栅的分辨本

2、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第3页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一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级明纹瑞利准则: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.第4页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一例：钠光的两条谱线(1=589.0nm、 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：

3、第5页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一课堂练习:光栅A的dA=2m,光栅宽度WA=4cm； 光栅B 的dB=4m,光栅宽度 WB=10cm。现有波长为 500nm和500.01nm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 500.01nm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光栅则不能分辨.第6页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一课堂练习:光栅A的dA=2m,光栅宽度WA=4cm； 现有波长为 500nm和500.01nm的光垂直照射这两块光

4、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光栅则不能分辨.第7页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一X射线的衍射 X射线K A 1895年,伦琴(德),X射线管约0.01-10nm数量级的电磁波1912年,劳厄(德)实验.OPPEC劳厄斑晶体X射线第8页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一 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 干涉加强：2dsin=k， k=1,2,3,.布拉格公式不同取向的原子层组

5、如图应用：测波长或测晶体的晶格常数第9页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一 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相互垂直的方向分解;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)第10页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一线偏振光的表示法：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相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。自然光的表示法：第11页，共31页，2022年，5月20日，3点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为两束不等幅的、不相干振动方向相互垂直的线偏振光。部分偏振光的表示法：平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强第12页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一右旋圆偏振光 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相互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第13页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一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第14页，共31页，2022年，5月2

7、0日，3点35分，星期一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 偏振片作用：第15页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化第16页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化第17页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化第18页，共31页，2022年，5月20日，

8、3点35分，星期一.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化第19页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化第20页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化第21页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一.起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化第22页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一检偏器偏振化方向AA0.起偏器检偏器自然光线偏振光AIA00II0I=

9、AA022马吕斯定律=cosA02A022cosAA0= 检偏器前偏振光振动方向与检偏器偏振化方向之间的夹角 马吕斯定律第23页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一非偏振光I0线偏振光 IP偏振化方向 (透振方向)I0IPP E0E=E0cos消光讨论：第24页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一(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？是什么光第25页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一例: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;

10、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.则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. 依照马吕斯定律 依题意 I1=I2 即第26页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一例: 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

11、为入射光的21%.第27页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一例：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第28页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一四明四暗.t=0,90 ,180 ,270 时，输出光强为零.t=45 ,135 ,225 ,315 时,输出光强为 .解:第29页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一例部分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。求这部分偏振光中自然光与线偏光强度之比。解:设部分偏振光的光强为1， 其中线偏光占x，则自然光为(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 第30页，共31页，2022年，5月20日，3点35分，星期一例: