衍射、偏振课件

1、k=缺级：3,6,9,.()ab+kan=31若：，k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6缺级单缝衍射第一级极小值位置光栅衍射第三级极大值位置k=-6()ab+sin=k=当sin1时，ab+=1+1025000=2+106m5.89310+sin()ab+k=2+1067=3.4 例1 用每厘米有5000条的光栅，观察钠光谱线， =5890。问：（1）、光线垂直入射时；（2）、 光线以30度角倾斜入射时，最多能看到几级条纹？k有最大值。据光栅公式解：（1）=k()ab+sin+()sin=30在进入光栅之前有一附加光程差AB，所以：光栅公式变为：=

2、k()ab+sin+()sin=5ABBC+=()ab+sin()ab+sin+=()ab+sin+()sin= （2）、倾斜入射xf0屏A.BC. 例2一束单色光垂直入射到光栅上衍射光谱中共出现5条明纹，若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第 级和第 级谱线。解： 即2，4，6缺级，看见第1、3级。 例3波长为=5500A的单色光垂直入射于光栅常数为210-4cm的平面衍射光栅上，可能观察到光谱线的最高级次为第 级。只能看见第3级， 不能看见第4级，舍去小数部分。由 或 得 所以只有 才满足上式，所以只能产生一个完整的可见光谱，而第二级和第三级光谱即有重

3、叠出现。 例5：用钠光（=589.3nm）垂直照射到某光栅上，测得第三级光谱的衍射角为600。（1）若换用另一光源测得第二级光谱的衍射角为300，求后一光源发光的波长。（2）若以白光（400nm-760nm）照射到光栅上，求第二级光谱的张角。解：（1）1. X 射线的产生X 射线 : 在10-3-10nm 范围内的电磁波-KAX射线X 射线管+K 阴极，A 阳极(钼、钨、铜等金属)，A K间加几万伏高压，以加速阴极发射的热电子。伦琴 1895年伦琴（W.C. Rontgen）发现X 射线。 晶体对X 射线的衍射X 射线准直缝晶体劳厄斑2.劳厄实验 劳厄实验是为了实现X射线的衍射而设计的。晶体相

4、当于三维光栅，衍射图样（劳厄斑）证实了X射线的波动性。劳厄劳厄斑点 晶体可看作三维立体光栅。根据劳厄斑点的分布可算出晶面间距，掌握晶体点阵结构。晶体底片铅屏X 射线管kd2sin=k= 0,1,2,.符合上述条件，各层晶面的反射线干涉后相互加强。4. 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。 用途 测量射线的波长研究X射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能.例如对大分子 DNA 晶体的成千张的X射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的双螺旋结构.DNA 晶体的X衍射照片 布拉格公式Ev0H光矢量振动面偏振面 若光矢量保持在一定平面内振动，称

5、此平面为光矢量的振动面，这种振动状态称平面偏振态。若所有光矢量都在一个平面内振动称这种光线为线偏振光或平面偏振光。 自然光和偏振光一、偏振光二、自然光： 原子发光是随机的，在普通光源中不同原子发出的光波列，它们的频率、初相位、振动面、传播方向及波列长度都可能不同。所以，各种振动面的光出现机会相等，沿同一振动面的原子光波列的强度与振动面方向无关，称这种光为自然光。 自然光可以分解为两束相互独立的、等振幅的、振动方向相互垂直的线偏振光，这两线偏振光的光强等于自然光光强的一半。没有优势方向自然光的分解没有优势方向自然光的分解自然光的表示法：.E播传方向振动面 面对光的传播方向看线偏振光：只具有某一方

6、向光振动的光线亦称之为：完全偏振光或平面偏振光线偏振光的表示法：.光矢量在屏平面内光矢量与屏平面垂直光矢量与屏平面斜交三、部分偏振光（不完全偏振光）： 如果将自然光中的两个垂直分量中的其中一个分量部分地削弱，所得的光线称为部分偏振光。部分偏振光表示法：. 偏振片的起偏非偏振光I0线偏振光 IP偏振化方向 (透振方向)偏振片微晶型分子型x yzz 入射电磁波电气石晶片非偏振光线偏振光光轴线栅起偏器检偏器自然光通过旋转的检偏器，光强不变.自然光.PI0IP A0A=A0cos马吕斯定律（1809）消光2. 马吕斯定律 a为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.起偏器检偏器

7、自然光线偏振光AA0AA0I0I检偏器偏振化方向aI0I=cos2a此定律只适用于没有光吸收的理想偏振片。 例1 有两个偏振片,一个用作起偏器, 一个用作检偏器. 当它们偏振化方向间的夹角为 时 , 一束单色自然光穿过它们, 出射光强为 ; 当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过它们 , 出射光强为 , 且 . 求两束单色自然光的强度之比 .解 设两束单色自然光的强度分别为 和 . 经过起偏器后光强分别为 和 .经过检偏器后 在两块正交偏振片 之间插入另一块偏振片 ，光强为 的自然光垂直入射于偏振片 ，讨论转动 透过 的光强 与转角的关系 .讨论若 在 间变化， 如何变化？自然

8、光反射和折射后产生部分偏振光n1n2iirn1n2i0i0r0线偏振光S自然光以 入射后反 射光为完全偏振光 起偏振角 反射和折射时光的偏振 以任意角度入射时，反射光和折射光都为部分偏振光。反射光中垂直于入射面振动的光的强度比较大，折射光中在入射面内振动的光的强度比较大。实验和理论都表明： 以布儒斯特角入射时，反射光为线偏振光，折射光为部分偏振光。且：.i0i0n1n2900r以布儒斯特角入射90r0+=i0由折射定律：布儒斯特定律 当自然光从空气射到水面时，空气的折射率为1，水的折射率为1.33，反射光为完全偏振光，可得布儒斯特角为： 当自然光从空气射到折射率为1.50的玻璃表面，反射光为完全偏振光，可得布儒斯特角为： 若 n1 =1.00 (空气)，n2 =1.50 (玻璃)，则：注意 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.利用玻璃片堆产生线偏振