光光栅及光的偏振.ppt

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,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,Resolvingpower,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.,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：,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.,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A,A光栅则不能分辨.,X射线的衍射,X射线,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.,O,劳厄斑,晶体,X射线,布拉格公式,1913年,布拉格(英)父子实验.,C,O,B,A,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,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,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：,2.自然光,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：,3.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：,右旋圆偏振光,4.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,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,偏振光的产生和检验,偏振片,微晶型,分子型,起偏,检偏,偏振片作用：,.,.,.,.,.,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,起偏器,检偏器,自然光,线偏振光,马吕斯定律,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,非偏振光I0,线偏振光I,偏振化方向(透振方向),I0,I,消光,讨论：,(3)用偏振器件分析、检验光的偏振态,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.,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,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,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