物理16光学10理学院物理系

1、11-9 衍射光栅 Grating Diffraction一、光 栅许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件.光栅常数b缝宽(透光部分宽度)相邻两缝间距为：不透光部分宽度光栅常数：l一、光 栅主极大条纹k =0k =1k =2k =1k =3k =2k =3Pqqq二、光栅方程（主极大）明纹中心：qqlfO 对应沿方向衍射光, 相邻两缝间的光程差：二、光栅方程（主极大）明纹中心： 1、条纹最高级数 2、光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远. 3、入射光波长越大，明纹间相隔越远. 4、光栅中狭缝条数越多，明纹越细(a)1条缝(f)20条缝(e)6条缝(c)3条缝(b)2条缝(d)5条缝l

2、每条单缝都产生同样的单缝衍射图样缝与缝之间的子波干涉产生干涉条纹,各条纹的强度受单缝衍射条纹强度调制缝数增多,缝间干涉明纹变细.缝数很多,缝间干涉形成一系列很细的干涉明纹,各明纹的强度受单缝衍射因素的调制.三、缺级现象k =0k =1k =2k =1k =3k =2k =3k =4k =4衍射对多缝干涉的影响-66543210-1-2-3-4-501-12-2-66543210-1-2-3-4-5三、缺级现象 时的缺级情况缺级现象的明纹级次缺级故,213k()0,相邻双缝间干涉明纹位置24350lllllllll23l45l6l6图为 时的缺级情况单缝衍射暗纹位置213(),k三、缺级现象 各

3、级主极大的光强受到单缝衍射的调制,若P点的位置（由 决定）同时满足： 则位于P点的第k级主极大的光强为零，该级主极大实际观察不到，称为缺级。 缺级级数： 四、衍射图样1）主极大则P点为第k级主极大。在此处形成一亮而细的条纹 条纹的形成： 光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合结果当P点的位置（由 决定）满足光栅方程：四、衍射图样2）暗纹与次极大 相邻两主极大之间有N-1个暗纹中心，N-2个次极大，次极大的亮度比主极大小得多 条纹的形成： 光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合结果四、衍射图样3）缺级若P点的位置（由 决定）同时满足： 则位于P点的第k级主极大的光强为零，该级主极大实际观察不到，称为缺级

4、。 缺级级数： 条纹的形成： 光栅衍射是单缝衍射与多缝干涉的综合结果五、衍射光谱24130241321302132130213 对同级明纹，波长较长的光波衍射角较大。 白光或复色光入射，高级次光谱会相互重叠。入射光为白光时，形成彩色光谱 11-10 光的偏振性 马吕斯定律 Polarlization of Light Malus Law机械波穿过狭缝光的干涉、衍射横波与纵波的区别光的波动性光波是横波光的偏振 1、自然光2)、各光矢量间无固定的相位关系 。（如太阳光、白炽灯光、气体放电光源发光等）E横截面光传播方向光传播方向在垂直于光传播方向的任一横截面内，光振动矢量 E各向出现概率均等各向 振

5、动的时间平均值相等E各振动之间无固定相位关系无1)、无论在哪一个方向上光矢量的振动都不比 其它方向占优势。一、自然光、偏振光 Natural Light and Polarized Light 自然光以两互相垂直的互为独立的 （无确定的相位关系）振幅相等的光振动表示 , 并各具有一半的振动能量 .没有优势方向自然光的分解二互相垂直方向是任选的 1、自然光一、自然光、偏振光 Natural Light and Polarized Light 符号表示自然光的表示符号 1、自然光一、自然光、偏振光 Natural Light and Polarized Light E光传播方向横截面E只沿某一方向

6、振动在任一横截面上 的振动轨迹是一条方位不变的直线E在传播过程中 振动始终保持在一个确定的平面内E 2、线偏振光又称完全偏振光 平面偏振光光振动只沿某一固定方向的光符号表示振动面振动面 3、部分偏振光 某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光 .符号表示偏振器自然光偏振器线偏振光的光学器件用来获得（或检查）最普通的偏振器是偏振片特殊的光学结构方向偏振片有一个称为偏振方向或偏振化方向只有平行于的 振动E(或 振动分量）E才能通过偏振片偏振方向1、起偏：从自然光获得线偏振光 起偏器: 起偏的光学器件二、起偏和检偏 Polarize and Analyze 2、检偏：检查入射光的偏振性 将待检查的入射光垂直入射偏振片，缓慢转动偏振片，观察光强的变化，确定光的偏振性。AB起偏方向检偏器自然光线偏振光部分偏振光亮度不变最亮 到 全暗亮度变化，但不全暗线偏振光自然光线偏振光线偏振光PA偏振片BP偏振片起偏方向起偏方向入射自然光光强oI出射线偏振光光强I 2oIoII I0入射线偏振光光强I0I起偏过程（起偏）检偏过程（检偏）出射线偏振光光强aMMNNINNBP向起方偏A将 分