大学物理波动光学课件

波动光学波动学篇波动光学波动学篇光的本质—波动说与微粒说的交锋

1704年,牛顿在《光学》一书中指出,光是从发光体发出的,以直线传播的微粒—微粒说.I.Newton1643-17271690年,惠更斯在论文《光论》中指出,从光与声的某些相似性出发,认为光是在以太介质中传播的球面纵波—波动说.C.Huygens1629-1695光的本性—光具有波粒二象性光的本质—波动说与微粒说的交锋1704年,牛顿在《光几何光学以光的直线传播为基础,研究光在透明介质中的传播问题.波动光学光的直线传播定律光的独立传播定律光的折射和反射定律以光的波动性为基础,研究光的传播及其规律.光的干涉光的衍射光的偏振内容内容几何光学以光的直线传播为基础,研究光在透明介质中的量子光学以光与物质相互作用时所显示出的粒子性为基础,来研究光的一系列规律.现代光学反映了光学进一步与各个科技领域的紧密结合.激光、全息摄影、光纤维光学计算机、傅里叶光学红外技术、遥感、遥测等内容内容光与物质的相互作用规律量子光学以光与物质相互作用时所显示出的粒子性为基础,光是某一波段的电磁波.可见光波长为400~760nm.具有一定频率的光称为单色光.各种频率不同的光复合起来称为复色光

.光的相干性一、光源光源:发光的物体.两大类光源:普通光源.激光光源.光是某一波段的电磁波.光的相干性一、光源光源:发光的物体.两热光源:利用热能激发的光源,白炽灯.电致发光:由电能直接转换为光能,发光二极管.光致发光:由光激发引起的发光现象,日光灯.化学发光:由化学反应引起的发光现象,萤火虫.普通光源按光的激发方式不同分为:原子模型“基态”电子“激发态”电子光子2014NobelPrizeinPhysicsIsamuAkasaki1929-ShujiNakamura1954-HiroshiAmano1960-热光源:利用热能激发的光源,白炽灯.电致发光:普通光源发光的两个特点:间歇性——

各原子发光是间歇的,平均发光时间t约为10-8～10-11s,所发出的是一段长为L=ct的光波列.

每次发光是随机的,所发出各波列的振动方向和振动初相位都不相同.随机性——两独立普通光源发出的光不可能产生干涉.普通光源发光的两个特点:间歇性——各原子发光是间歇1、光波描述光强:光矢量振幅的平方,即二、光的干涉现象干涉定义:满足相干条件的两列或两列以上的波,在空间重叠区域内各点相遇时,将发生干涉现象.干涉条件:频率、振动方向相同,相位差恒定.相干光源:能产生相干光的光源.相干光:能产生干涉现象的光.1、光波描述光强:光矢量振幅的平方,即二、光的干涉现2、干涉场中光强度的分布合振幅:相位差:合成光强:2、干涉场中光强度的分布合振幅:相位差:合成光设1＝2若光强极大若光强极小其中为波程差光的干涉问题关键在于计算波程差.设1＝2若光强极大若光强极小其中为波程差光的干两束相干光的相位差一般可表示为:如果两束光在两种不同介质中传播:相位差:3、光程用光程差表述相干条件光程:两束相干光的相位差一般可表示为:如果两束光在两种不同介质中传干涉的一般条件:光程的物理意义

光程是光在介质中通过的路程折合到同一时间内在真空中通过的相应路程.结论:对光的干涉起决定作用的不是这两束光的几何路程之差,而是两者的光程差.注:薄透镜不引起附加光程差.干涉的一般条件:光程的物理意义光程是光在介质中通过的分波前法:当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时,由该平面(即波前)上分离出两部分.如杨氏双缝干涉、菲涅耳双面镜、洛埃德镜等.

4、从普通光源获得相干光的方法分振幅法:利用透明薄膜上下两个表面对入射光反射,产生的两束反射光或一束反射光与一束透射光.如薄膜干涉、牛顿环和迈克耳逊干涉仪等.

分振动面法:利用某些晶体的双折射性质,将一束光分解为振动面垂直的两束光.分波前法:当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时,一、杨氏双缝干涉1801年英国医生兼物理学家托马斯·杨首先成功进行了光的干涉实验,使光的波动学说得到了证实.双缝干涉ThomasYong1773-1829一、杨氏双缝干涉1801年英国医生兼物理学家托马斯·干涉条件:由于两列波由同一光束分解出来,因此1=2.干涉条件:由于两列波由同一光束分解出来,因此杨氏双缝光程差:由干涉条件得:杨氏双缝光程差:由干涉条件得:相邻明纹或暗纹的间距:结论:条纹等间距对称分布在中央明纹两侧.复色光照射双缝时的条纹:-4-3-2-10123401-12-2明纹级数12-1-2暗纹级数干涉条纹在屏幕上的分布其中k称为条纹的级次,屏幕中央(k=0)为中央明纹.暗纹:明纹:相邻明纹或暗纹的间距:结论:条纹等间距对称分布在中央明纹两1、影响条纹宽度的因素杨氏双缝干涉讨论双缝间距光波的波长屏与缝的间距1、影响条纹宽度的因素杨氏双缝干涉讨论双缝间距光波的波长屏与2、在缝后加一薄玻璃片,观察条纹的移动dSS1S2PODxr1r2薄玻璃片盖住上缝时,条纹上移.薄玻璃片盖住下缝时,条纹下移.2、在缝后加一薄玻璃片,观察条纹的移动dSS1S2POD向下移动光源时,条纹上移.SS1S2PODxr1r23、上下移动光源时,观察条纹的移动向上移动光源时,条纹下移.向下移动光源时,条纹上移.SS1S2PODxr1r23二、菲涅耳双镜A.J.Fresnel1788-1827二、菲涅耳双镜A.J.Fresnel三、洛埃德镜特点:中央为暗条纹,说明光从光疏媒质入射到光密媒质并反射时会出现半波损失.HumphreyLloyd1800-1881三、洛埃德镜特点:中央为暗条纹,说明光从光疏媒质入射到光例题:杨氏双缝的间距为0.2mm,距离屏幕为1m.(1)若第一到第四明纹距离为7.5mm,求入射光波长.(2)若入射光的波长为6000Å,求相邻两明纹的间距.解:例题:杨氏双缝的间距为0.2mm,距离屏幕为1m.例题:用薄云母片(n=1.58)覆盖在杨氏双缝的其中一条缝上,这时屏上的零级明纹移到原来的第七级明纹处.如果入射光波长为5500Å,问云母片的厚度为多少?解:POd原七级明纹P点处插入云母后,P点为零级明纹例题:用薄云母片(n=1.58)覆盖在杨氏双缝的其

n1<n2<n3

无附加光程差.

n1>n2>n3

无附加光程差.

n1<n2,n2>n3

有半波损失,在上表面.

n1>n2,n2<n3

有半波损失,在下表面.薄膜干涉中的“半波损失”问题:

找出干涉的两束相干光.找出干涉地点(以便计算光程).计算两相干光的光程差.列出明、暗纹的干涉条件.讨论干涉的一般方法:薄膜干涉分类:等倾干涉和等厚干涉.薄膜干涉n1<n2<n3无附加光程差.薄膜特点:等倾干涉条纹是一组内疏外密的同心圆环,入射角减小,圆半径减小.

一、薄膜的等倾干涉1、等倾干涉特点:等倾干涉条纹是一组内疏外密的同心圆环,入射角减小,光程差:干涉条件推导b2cQ1dan1n2

>n1en1考虑半波损失:光程差:干涉条件推导b2cQ1dan1n2>n1en1考薄膜干涉条件加强:相消:等倾干涉:条纹级次取决于入射角的大小.问题:透射光干涉时情况如何?特点:倾角相同的光线对应同一干涉条纹.薄膜干涉条件加强:相消:等倾干涉:条纹级次取决于入射角的大越向内,级次越高.薄膜厚度e增大,k增大,条纹变密,向外移动.波长增大,k减小,条纹变疏,向内移动.条纹特征:越向内,级次越高.条纹特征:2、增透膜和高反膜增透膜:在透镜表面镀一层厚度均匀的透明介质膜,使其上、下表面对某种色光的反射产生相消干涉.即减少对该色光的反射,增加其透射.高反膜:利用薄膜干涉原理,使薄膜上、下表面对某种色光的反射发生相长干涉.即增加对该色光的反射,减少透射.激光器谐振腔宇航服2、增透膜和高反膜增透膜:在透镜表面镀一层厚度均匀的透明介解:例题:照相机透镜常镀上一层透明薄膜,目的就是利用干涉原理减少表面的反射,使更多的光进入透镜.常用的镀膜物质是MgF2,折射率n2

=1.38,为使可见光谱中=550nm的光有最小反射,问膜厚e=?n2=1.38n3=1.50n1=1反射最小

k=0,1,2,…对应于薄膜最小厚度,k=0得解:例题:照相机透镜常镀上一层透明薄膜,目的就是利用干涉例题:空气中肥皂膜(n2=1.33),厚为0.32m.如用白光垂直入射,问肥皂膜呈现什么色彩?解:∴2=567nm

(黄光)可见光范围:400~760nm例题:空气中肥皂膜(n2=1.33),厚为0.321、劈尖干涉条纹为一组平行于棱边的平行线.由于存在半波损失,棱边上为零级暗纹.条纹级次k随着劈尖的厚度而变化.二、薄膜的等厚干涉条纹特征:1、劈尖干涉条纹为一组平行于棱边的平行线.由于存在相邻条纹所对应的厚度差:增大,l减小,条纹变密.减小,l增大,条纹变疏.l明纹:暗纹:ne考虑垂直入射情况:相邻条纹所对应的厚度差:增大,l减小,条纹变密.l应用一:

薄膜厚度的测量薄膜厚度:条纹数Ldl应用一:薄膜厚度的测量薄膜厚度:条纹数Ldl说明:k反映了偏离直线条纹的程度.应用二:

光学表面检查ee若因畸变使某处移动了一个条纹的距离,k=1,则

k-1kk+1表面凸起

ek-1ek

k-1kk+1表面凹陷

ekek+1说明:k反映了偏离直线条纹的程度.应用二:光学表面检例题:有一玻璃劈尖,放在空气中,劈尖夹角

=810-6rad.波长=0.589m的单色光垂直入射时,测得干涉条纹间的宽度为l=2.4mm,求玻璃的折射率.解:例题:有一玻璃劈尖,放在空气中,劈尖夹角=812、牛顿环特点:干涉条纹是以平凸透镜与平面玻璃板的接触点为圆心的明暗相间圆环,中心为暗点.条纹间距不相等,且内疏外密.2、牛顿环特点:干涉条纹是以平凸透镜与平面玻璃板暗纹明纹明、暗环半径推导ORre牛顿环半径公式明环暗环r暗纹明纹明、暗环半径推导ORre牛顿环半径公式明环暗环r例题:用钠灯(

=589.3nm)观察牛顿环,看到第k条暗环的半径为4mm,第k+5条暗环半径为6mm,求所用平凸透镜的曲率半径R.解:联立求解:例题:用钠灯(=589.3nm)观察牛顿环,看到三、迈克耳逊干涉仪

迈克耳逊和莫雷利用迈克耳逊干涉仪进行过著名的否定旧以太说实验,在近代科学技术中有着重要应用.1907NobelPrizeinPhysics

迈克耳逊干涉仪是利用光的干涉精确测量长度和长度变化的仪器.EdwardW.Morley1838-1923AlbertA.Michelson1852-1931三、迈克耳逊干涉仪迈克耳逊和莫雷利用迈克耳逊干涉仪进G2迈克尔逊干涉仪工作原理G1G2迈克尔逊干涉仪工作原理G1迈克耳逊干涉仪等倾干涉等厚干涉迈克耳逊干涉仪等倾干涉等厚干涉例题:当把折射率为n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂时,如果产生了7条条纹的移动,求薄膜的厚度.(已知钠光的波长为

=589.3nm)解:t例题:当把折射率为n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪

波在传播过程中遇到障碍物,能够绕过障碍物的边缘前进,这种偏离直线传播的现象称为衍射现象.正三边形孔单缝正八边形孔正六边形孔正四边形孔单缝衍射1、光的衍射现象一、惠更斯－菲涅耳原理波在传播过程中遇到障碍物,能够绕过障碍物的边缘前进说明:几何光学告诉我们,屏幕上的图像大小与圆孔大小成正比.但继续缩小圆孔直径,发现……说明:若孔径与波长相比不是很大,那么屏上图象不再是均匀的,而是明暗相间变化的条纹.光的衍射现象说明:几何光学告诉我们,屏幕上的图像大小与圆孔大小成正比2、惠更斯－菲涅耳原理

波前上每一面元都可看成是新的次波波源,它们发出的次波在空间相遇,空间每一点的振动是所有这些次波在该点所产生振动的叠加(出现干涉现象).假设:次波在P点的振幅A与距离r

成反比.面积元dS与振幅A成正比.振幅A随θ角增加而减小.菲涅耳衍射积分公式:SPθAugustinJeanFresnel1788-18272、惠更斯－菲涅耳原理波前上每一面元都可看成是新的次3、衍射和干涉的区别干涉和衍射都是光的波动性表征.光的干涉是指两束或有限束光的叠加,使得某些区域振动加强,某些区域减弱,形成明暗条纹,且每束光线都按几何光学直线传播.光的衍射是光在空间传播时能够绕过障碍物,且产生明暗条纹的现象,光不是按几何光学的直线传播.衍射现象就是无数个子波叠加时产生干涉的结果.衍射现象的本质也是干涉现象.

严格地说,衍射问题要用积分方法处理,非常复杂.一般用“半波带法”来研究衍射问题.3、衍射和干涉的区别干涉和衍射都是光的波动性表征.菲涅耳衍射:光源S距衍射小孔或狭缝以及屏幕E距小孔或狭缝都在有限远处(或其中之一在有限远处)—近场衍射.夫琅和费衍射:光源S距衍射小孔或狭缝以及屏幕E距小孔或狭缝都在无限远处—远场衍射.ESP二、单缝衍射PSEJ.V.Fraunhofer1787-1826菲涅耳衍射:光源S距衍射小孔或狭缝以及屏幕E距小孔或狭缝都1、单缝夫琅和费衍射单缝衍射的最大光程差中央为明纹(零级)最大光程差:衍射角:缝宽:OBAPC1、单缝夫琅和费衍射单缝衍射的最大光程差中央为明纹(零级)最半波带法(菲涅耳波带):2、单缝衍射条纹的形成狭缝分为n个的半波带n=2,AB分为两个波带,相互抵消,P1处为暗纹.P1BACOA1根据最大光程差是半波长的几倍,确定将缝宽分成几份.OBAPC半波带法(菲涅耳波带):2、单缝衍射条纹的形成狭缝分为n个的n为半波长的偶数倍时,P处为暗纹.n为半波长的奇数倍时,P处为亮纹.且级次n越高,亮纹越暗.明纹暗纹中央明纹n=3,AB分为三个波带,两个抵消,P2处为亮纹,是剩下一个波带的效果.P2OBA2A1ACk=1,2,3,...01-2-123、单缝衍射条纹的明、暗条件n为半波长的偶数倍时,P处为暗纹.n为半波长的奇数倍时,讨论:

当,光强介于最大和最小之间,明纹有一定的宽度.光强分布光强对称分布.第一级明纹约为中央明纹的5%,随k增大,I迅速减小.中央明纹的宽度为第一级明纹宽度的2倍.暗纹条件:中央明纹角宽度:01-2-12讨论:当,光强介于最第一级明纹的线宽度:当一定时,a减小,增大,衍射明显.反之衍射不明显.增大,增大,衍射明显.,当时,

,几何光学.

.01-2-12x1-x1o几何光学是波动光学在a>>时的极限.中央明纹的线宽度:第一级明纹的线宽度:当一定时,a减小,增大,衍射明i,同侧,取“+”.i,异侧,取“-”.最大光程差复色光照射单缝光谱4、斜入射情况i,同侧,取“+”.最大光程差复色光照射单缝光谱4、斜解:例题:波长为5460Å的平行光垂直照射在a=0.437mm的单缝上,缝后有焦距为40cm的凸透镜,求透镜焦平面上出现的衍射中央明纹的宽度.fx-xO解:例题:波长为5460Å的平行光垂直照射在a=0.光栅:由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成的光学元件.光栅常量d=(a+b)条纹数N=1/(a+b)abPO光栅衍射一、衍射光栅光栅:由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成的光学元件.光栅常光栅衍射理论和实验证明:光栅的狭缝条数越多(光栅常量越小),条纹越明亮;条纹间距越大,条纹越细.光栅衍射理论和实验证明:光栅的狭缝条数越多(光栅常量越小)光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的总效果.光栅方程:二、光栅衍射的光强分布斜入射光栅方程:i,同侧,取“+”.i,异侧,取“-”

.光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的总效果.光栅方程:缺级:多缝干涉应出现明纹处,由于衍射效应却成为暗纹的现象.设:则:令:缺级单缝双缝缺级:缺级:多缝干涉应出现明纹处,由于衍射效应却成为暗纹的现象衍射光谱:当白光垂直入射光时,形成光栅光谱.中央零级明条纹仍为白光,其它主极大则由各种颜色的条纹组成,按波长由短到长的次序自中央向外侧依次分开排列.

光栅常量(a+b)越小,或光谱级次越高,则同一级衍射光谱中的各色谱线分散得越开.衍射光谱:当白光垂直入射光时,形成光栅光谱.中央零级明例题:波长为500nm和520nm的两种单色光同时垂直入射在光栅常量为0.002cm的光栅上,紧靠光栅后用焦距为2m的透镜把光线聚焦在屏幕上.求这两束光的第三级谱线之间的距离.解:fx2x1例题:波长为500nm和520nm的两种单色光同时垂直例题:用每毫米500条栅纹的光栅,观察钠光谱线(=590nm)问:(1)光线垂直入射;(2)光线以入射角30o入射时,最多能看到几级条纹?解:k最大取k=3(1)(2)k最大取k=1取k=5例题:用每毫米500条栅纹的光栅,观察钠光谱线(=例题:用波长=600nm的单色光垂直照射光栅,观察到第二级明纹出现在sin=0.20处,第四级缺级.计算(1)光栅常量;(2)狭缝的最小宽度;(3)列出全部明条纹的级次.解:例题:用波长=600nm的单色光垂直照射光栅,观例题:一平面光栅的光栅常数为d=6.0×10-3mm,缝宽a=1.2×10-3mm.平行单色光垂直射到光栅上,求单缝衍射中央明纹范围内有几条谱线?解:由单缝衍射暗纹公式k=1时,得中央明纹一半宽度的条件是:由光栅方程依题意,取则同时,光栅衍射条纹第五级缺级.所以,单缝衍射中央明纹范围内有9条谱线,即:谱线.例题:一平面光栅的光栅常数为d=6.0×10-3mm光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领一、圆孔衍射圆孔衍射的中央亮斑爱里斑,集中衍射光能80%.爱里斑的半角宽度:GeorgeAiry1835-1881一、圆孔衍射圆孔衍射的中央亮斑爱里斑,集中衍射光能80%.二、光学仪器的分辨本领二、光学仪器的分辨本领瑞利判据:一物点衍射图样的中央最亮处刚好与另一物点衍射图样的第一级暗环相重合,就认为这两个物点恰好能被这一光学仪器所分辨.能分辨恰能分辨不能分辨1904NobelPrizeinPhysicsJ.W.S.Rayleigh1842-1919瑞利判据:一物点衍射图样的中央最亮处刚好与另一物点衍射图样最小分辨角:分辨率:结论:分辨率与仪器的孔径和光波波长有关.①采用大口径透镜,如天文望远镜.②

使用短波长光源,如电子显微镜.KeckI和KeckII分别在1991年和1996年建成,现在夏威夷的莫纳克亚,口径为10米,由36块六角镜面拼接组成,每块镜面口径均为1.8米,而厚度仅为10厘米.

目前世界上最大的单个地面光学望远镜口径为10米最小分辨角:分辨率:结论:分辨率与仪器的孔径和光波波长有关EricBetzig1960-StefanW.Hell1962-WilliamE.Moerner1953-2014NobelPrizeinChemistry1986NobelPrizeinPhysicsErnstRuska

1906-1988Kangaroo鼠肾上皮细胞的有丝分裂JSM-7100FSEMNikonN-STORM微管常规图像与STORM图像EricBetzigStefanW.HellWilli解:

例题:在通常亮度下,人眼瞳孔直径为3.0mm,问人眼最小分辨角为多大?(

=550nm)如果窗纱上两根细丝之间的距离为2.0mm,问人在多远恰能分辨.ls解:例题:在通常亮度下,人眼瞳孔直径为3.0mm,X射线衍射1895年11月8日伦琴发现X射线,又称伦琴射线.12月22日伦琴拍摄到首张医学X射线照片－他妻子的手,无名指上戴着一枚戒指.1901NobelPrizeinPhysicsWilhelmC.Röntgen1845-1923由高速电子撞击物体时产生,它在本质上和可见光一样,是一种电磁波,其波长约为:0.001~0.1nm一、X射线的产生X射线衍射1895年11月8日伦琴发现X射线,又称二、X射线在晶体上的衍射布喇格方程:通过衍射光谱分析,确定晶体结构.根据已知晶体结构,分析X射线谱.1914NobelPrizeinPhysicsMaxvonLaue1879-1960

意义:二、X射线在晶体上的衍射布喇格方程:通过衍射光谱分析,确定偏振光与自然光偏振态:在垂直光传播方向的平面内光矢量有不同的振动状态.光矢量:电磁波的电场强度矢量.光振动:电磁波的电场强度矢量的振动.偏振光与自然光偏振态:在垂直光传播方向的平面内光矢量有不同的腰横扁担进不了城门只有横波有偏振现象,而纵波无偏振问题.通光方向腰横扁担进不了城门只有横波有偏振现象,而纵波无偏振问题.通

因原子发光的“随机性”,光矢量各方向随机均匀分布,振幅相等,称为自然光.一、自然光各方向光振动无固定相位关系.y二、偏振光线偏振光:光矢量只沿一个固定方向振动.振动面:光振动方向与传播方向构成的平面.部分偏振光:某一方向光振动比与之相垂直的另一方向的光振动占优势.因原子发光的“随机性”,光矢量各方向随机均匀分布,一、偏振片的起偏和检偏偏振片:能吸收某一方向的光振动,而只让与之垂直方向上的光振动通过的一种透明薄片,如聚乙烯醇薄膜.偏振化方向:允许通过的光振动方向.偏振片的用途:“起偏”和“检偏”.

马吕斯定律自然光起偏偏振光检偏偏振光一、偏振片的起偏和检偏偏振片:能吸收某一方向的光振动,而二、马吕斯定律光强为I0的线偏振光,透过偏振片后,透射强度为:I0I证明:为线偏振光与偏振片偏振化方向间的夹角.Étienne-LouisMalus1775-1812二、马吕斯定律光强为I0的线偏振光,透过偏振片后,自然光强I0线偏振光强线偏振光强I0线偏振光强有两次消光现象自然光强I0线偏振光强线偏振光强I0线偏振光强有两次消光解:例题:已知自然光通过两个偏振化方向相交60o的偏振片,透射光强为I1,今在这两偏振片之间再插入另一偏振片,它的偏振化方向与前两个偏振片的偏振化方向均夹30o角,则透射光强为多少?解:例题:已知自然光通过两个偏振化方向相交60o的偏振片解:设入射光强度I0,自然光强度I10,偏振光强度I20.设通过偏振片后的光强分别为:I,

I1,

I2.例题:一束光由自然光和线偏振光混合组成,当它通过一偏振片时,发现透射光的强度随偏振片的转动可以变化到5倍.求入射光中自然光和线偏振光的强度各占入射光强度的几分之几?解:设入射光强度I0,自然光强度I10,偏振光强度I一、反射和折射的起偏反射和折射光的偏振一、反射和折射的起偏反射和折射光的偏振布儒斯特角:自然光以布儒斯特角入射到两不同介质表面,其反射光为线偏振光,光振动垂直于入射面.透射光为部分偏振光.n1n2布儒斯特定律:SirDavidBrewster1781-1868布儒斯特角:自然光以布儒斯特角入射到两不同介质表面,玻璃堆布儒斯特角线偏振光玻璃堆布儒斯特角线偏振光偏振片的应用光源透过旋转的起偏器,成为振动方向旋转变化的线偏振光,通过背面涂有偏振材料(检偏器)的画面,由于透过光的明暗变化,使画面中涂有偏振材料的部分动起来.立体电影偏振片的应用光源透过旋转的起偏器,成为振动方向旋转偏光镜偏振太阳镜驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射光的炫目.用偏光镜消除反射偏振光.可避免反光对摄影效果的影响,玻璃、水面等.偏光镜偏振太阳镜驾驶员戴上偏振太阳镜可以防止马路反射检偏器检验表明:o光和e光都是线偏振光.寻常光线(o光):恒遵守通常折射定律的光线.非常光线(e光):不遵守通常折射定律的光线.产生的原因:o光和e光在晶体中传播的速度不同.一、双折射现象双折射现象方解石晶体双折射现象检偏器检验表明:o光和e光都是线偏振光.寻常光线(o光):光轴:在晶体中存在一个特殊的方向,沿该方向不会产生双折射现象,这一方向称为晶体的光轴.主平面:包含光轴和某光线的平面称为该光线的主平面.主截面:包含光轴和晶面法线的平面.双轴晶体:单轴晶体:方解石、石英、红宝石.云母、硫磺、蓝宝石.正晶体负晶体光轴:在晶体中存在一个特殊的方向,沿该方向不会产生双折射在晶体中,o光的光振动垂直其主平面,而e光的光振动平行于其主平面.102o78o78oDCBA光轴方解石晶体－负单轴晶光轴eo在晶体中,o光的光振动垂直其主平面,而e光的光振o光在晶体中各方向传播速度相同.e光在晶体中各方向传播速度不同.主折射率二、双折射现象的解释o光在晶体中各方向传播速度相同.e光在晶体中各方向传播速度不CAB惠更斯原理解释双折射现象:光轴EFoe负晶体oe沿z轴入射光轴CAB惠更斯原理解释双折射现象:光轴EFoe负晶体oe沿z轴oe光轴光轴oe沿y轴入射沿x轴入射oe光轴光轴oe沿y轴入射沿x轴入射三、偏振棱镜尼科耳棱镜:将天然的方解石晶体按一定的要求加工成两块直角棱镜,然后再用特种树胶把它们粘合起来制成一块斜长方形的光学棱镜.

ACNM光轴树胶的折射率:o光的折射率:e光的主折射率:oe76o三、偏振棱镜尼科耳棱镜:将天然的方解石晶体按一定的要求加工格兰－傅科棱镜

格兰－傅科棱镜是尼科耳棱镜的改进型.将一块方解石晶体加工成直角长方体,切成两个楔型,切开的两部分不用树胶粘合,而代以空气层.o光对空气层的临界角:oee光对空气层的临界角:光轴Jean-Bernard-LeonFoucault1819-1868格兰－傅科棱镜格兰－傅科棱镜是尼科耳棱镜的改进型.一、椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光波片AoAe偏振光自然光A光轴一、椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光波片Ao正椭圆线偏振光正椭圆线偏振光光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹.检偏器旋转一周,光强两强两弱.

光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出圆形轨迹.检偏器旋转一周,光强无变化.

椭圆偏振光圆偏振光光矢量端点在垂直于光传播方向的截面内描绘出椭圆轨迹.二、波片正椭圆线偏振光正椭圆线偏振光偏振光通过波片后,o光和e光的光程差等于4的奇数倍.四分之一波片的最小厚度:偏振光通过四分之一波片后出射的是正椭圆偏振光,反之亦然.四分之一波片:二、波片正椭圆线偏振光正椭圆线偏振光偏振光通过波片后,o光

线偏振光通过半波片后仍是线偏振光,只是振动方向转过了2.半波片的最小厚度:光轴MNNM半波片:偏振光通过半波片后出射的o光和e光正好反位相.全波片:

=,出射光与入射光相同.

适当选取厚度d可将线偏振光转化为椭圆偏振光或将椭圆偏振光转化为线偏振光./4波片/4波片/2波片线偏振光通过半波片后仍是线偏振光,只是振动方向转入射光

检偏器旋转部分偏振光?椭圆偏振光?有消光线偏振光I变有消光I不变自然光?圆偏振光?/4

波片I变无消光无消光椭圆偏振光部分偏振光有消光I不变圆偏振光自然光第一步三、偏振光的检验第二步入射光检偏器旋波动光学波动学篇波动光学波动学篇光的本质—波动说与微粒说的交锋

1704年,牛顿在《光学》一书中指出,光是从发光体发出的,以直线传播的微粒—微粒说.I.Newton1643-17271690年,惠更斯在论文《光论》中指出,从光与声的某些相似性出发,认为光是在以太介质中传播的球面纵波—波动说.C.Huygens1629-1695光的本性—光具有波粒二象性光的本质—波动说与微粒说的交锋1704年,牛顿在《光几何光学以光的直线传播为基础,研究光在透明介质中的传播问题.波动光学光的直线传播定律光的独立传播定律光的折射和反射定律以光的波动性为基础,研究光的传播及其规律.光的干涉光的衍射光的偏振内容内容几何光学以光的直线传播为基础,研究光在透明介质中的量子光学以光与物质相互作用时所显示出的粒子性为基础,来研究光的一系列规律.现代光学反映了光学进一步与各个科技领域的紧密结合.激光、全息摄影、光纤维光学计算机、傅里叶光学红外技术、遥感、遥测等内容内容光与物质的相互作用规律量子光学以光与物质相互作用时所显示出的粒子性为基础,光是某一波段的电磁波.可见光波长为400~760nm.具有一定频率的光称为单色光.各种频率不同的光复合起来称为复色光

.光的相干性一、光源光源:发光的物体.两大类光源:普通光源.激光光源.光是某一波段的电磁波.光的相干性一、光源光源:发光的物体.两热光源:利用热能激发的光源,白炽灯.电致发光:由电能直接转换为光能,发光二极管.光致发光:由光激发引起的发光现象,日光灯.化学发光:由化学反应引起的发光现象,萤火虫.普通光源按光的激发方式不同分为:原子模型“基态”电子“激发态”电子光子2014NobelPrizeinPhysicsIsamuAkasaki1929-ShujiNakamura1954-HiroshiAmano1960-热光源:利用热能激发的光源,白炽灯.电致发光:普通光源发光的两个特点:间歇性——

各原子发光是间歇的,平均发光时间t约为10-8～10-11s,所发出的是一段长为L=ct的光波列.

每次发光是随机的,所发出各波列的振动方向和振动初相位都不相同.随机性——两独立普通光源发出的光不可能产生干涉.普通光源发光的两个特点:间歇性——各原子发光是间歇1、光波描述光强:光矢量振幅的平方,即二、光的干涉现象干涉定义:满足相干条件的两列或两列以上的波,在空间重叠区域内各点相遇时,将发生干涉现象.干涉条件:频率、振动方向相同,相位差恒定.相干光源:能产生相干光的光源.相干光:能产生干涉现象的光.1、光波描述光强:光矢量振幅的平方,即二、光的干涉现2、干涉场中光强度的分布合振幅:相位差:合成光强:2、干涉场中光强度的分布合振幅:相位差:合成光设1＝2若光强极大若光强极小其中为波程差光的干涉问题关键在于计算波程差.设1＝2若光强极大若光强极小其中为波程差光的干两束相干光的相位差一般可表示为:如果两束光在两种不同介质中传播:相位差:3、光程用光程差表述相干条件光程:两束相干光的相位差一般可表示为:如果两束光在两种不同介质中传干涉的一般条件:光程的物理意义

光程是光在介质中通过的路程折合到同一时间内在真空中通过的相应路程.结论:对光的干涉起决定作用的不是这两束光的几何路程之差,而是两者的光程差.注:薄透镜不引起附加光程差.干涉的一般条件:光程的物理意义光程是光在介质中通过的分波前法:当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时,由该平面(即波前)上分离出两部分.如杨氏双缝干涉、菲涅耳双面镜、洛埃德镜等.

4、从普通光源获得相干光的方法分振幅法:利用透明薄膜上下两个表面对入射光反射,产生的两束反射光或一束反射光与一束透射光.如薄膜干涉、牛顿环和迈克耳逊干涉仪等.

分振动面法:利用某些晶体的双折射性质,将一束光分解为振动面垂直的两束光.分波前法:当从同一个点光源或线光源发出的光波到达某平面时,一、杨氏双缝干涉1801年英国医生兼物理学家托马斯·杨首先成功进行了光的干涉实验,使光的波动学说得到了证实.双缝干涉ThomasYong1773-1829一、杨氏双缝干涉1801年英国医生兼物理学家托马斯·干涉条件:由于两列波由同一光束分解出来,因此1=2.干涉条件:由于两列波由同一光束分解出来,因此杨氏双缝光程差:由干涉条件得:杨氏双缝光程差:由干涉条件得:相邻明纹或暗纹的间距:结论:条纹等间距对称分布在中央明纹两侧.复色光照射双缝时的条纹:-4-3-2-10123401-12-2明纹级数12-1-2暗纹级数干涉条纹在屏幕上的分布其中k称为条纹的级次,屏幕中央(k=0)为中央明纹.暗纹:明纹:相邻明纹或暗纹的间距:结论:条纹等间距对称分布在中央明纹两1、影响条纹宽度的因素杨氏双缝干涉讨论双缝间距光波的波长屏与缝的间距1、影响条纹宽度的因素杨氏双缝干涉讨论双缝间距光波的波长屏与2、在缝后加一薄玻璃片,观察条纹的移动dSS1S2PODxr1r2薄玻璃片盖住上缝时,条纹上移.薄玻璃片盖住下缝时,条纹下移.2、在缝后加一薄玻璃片,观察条纹的移动dSS1S2POD向下移动光源时,条纹上移.SS1S2PODxr1r23、上下移动光源时,观察条纹的移动向上移动光源时,条纹下移.向下移动光源时,条纹上移.SS1S2PODxr1r23二、菲涅耳双镜A.J.Fresnel1788-1827二、菲涅耳双镜A.J.Fresnel三、洛埃德镜特点:中央为暗条纹,说明光从光疏媒质入射到光密媒质并反射时会出现半波损失.HumphreyLloyd1800-1881三、洛埃德镜特点:中央为暗条纹,说明光从光疏媒质入射到光例题:杨氏双缝的间距为0.2mm,距离屏幕为1m.(1)若第一到第四明纹距离为7.5mm,求入射光波长.(2)若入射光的波长为6000Å,求相邻两明纹的间距.解:例题:杨氏双缝的间距为0.2mm,距离屏幕为1m.例题:用薄云母片(n=1.58)覆盖在杨氏双缝的其中一条缝上,这时屏上的零级明纹移到原来的第七级明纹处.如果入射光波长为5500Å,问云母片的厚度为多少?解:POd原七级明纹P点处插入云母后,P点为零级明纹例题:用薄云母片(n=1.58)覆盖在杨氏双缝的其

n1<n2<n3

无附加光程差.

n1>n2>n3

无附加光程差.

n1<n2,n2>n3

有半波损失,在上表面.

n1>n2,n2<n3

有半波损失,在下表面.薄膜干涉中的“半波损失”问题:

找出干涉的两束相干光.找出干涉地点(以便计算光程).计算两相干光的光程差.列出明、暗纹的干涉条件.讨论干涉的一般方法:薄膜干涉分类:等倾干涉和等厚干涉.薄膜干涉n1<n2<n3无附加光程差.薄膜特点:等倾干涉条纹是一组内疏外密的同心圆环,入射角减小,圆半径减小.

一、薄膜的等倾干涉1、等倾干涉特点:等倾干涉条纹是一组内疏外密的同心圆环,入射角减小,光程差:干涉条件推导b2cQ1dan1n2

>n1en1考虑半波损失:光程差:干涉条件推导b2cQ1dan1n2>n1en1考薄膜干涉条件加强:相消:等倾干涉:条纹级次取决于入射角的大小.问题:透射光干涉时情况如何?特点:倾角相同的光线对应同一干涉条纹.薄膜干涉条件加强:相消:等倾干涉:条纹级次取决于入射角的大越向内,级次越高.薄膜厚度e增大,k增大,条纹变密,向外移动.波长增大,k减小,条纹变疏,向内移动.条纹特征:越向内,级次越高.条纹特征:2、增透膜和高反膜增透膜:在透镜表面镀一层厚度均匀的透明介质膜,使其上、下表面对某种色光的反射产生相消干涉.即减少对该色光的反射,增加其透射.高反膜:利用薄膜干涉原理,使薄膜上、下表面对某种色光的反射发生相长干涉.即增加对该色光的反射,减少透射.激光器谐振腔宇航服2、增透膜和高反膜增透膜:在透镜表面镀一层厚度均匀的透明介解:例题:照相机透镜常镀上一层透明薄膜,目的就是利用干涉原理减少表面的反射,使更多的光进入透镜.常用的镀膜物质是MgF2,折射率n2

=1.38,为使可见光谱中=550nm的光有最小反射,问膜厚e=?n2=1.38n3=1.50n1=1反射最小

k=0,1,2,…对应于薄膜最小厚度,k=0得解:例题:照相机透镜常镀上一层透明薄膜,目的就是利用干涉例题:空气中肥皂膜(n2=1.33),厚为0.32m.如用白光垂直入射,问肥皂膜呈现什么色彩?解:∴2=567nm

(黄光)可见光范围:400~760nm例题:空气中肥皂膜(n2=1.33),厚为0.321、劈尖干涉条纹为一组平行于棱边的平行线.由于存在半波损失,棱边上为零级暗纹.条纹级次k随着劈尖的厚度而变化.二、薄膜的等厚干涉条纹特征:1、劈尖干涉条纹为一组平行于棱边的平行线.由于存在相邻条纹所对应的厚度差:增大,l减小,条纹变密.减小,l增大,条纹变疏.l明纹:暗纹:ne考虑垂直入射情况:相邻条纹所对应的厚度差:增大,l减小,条纹变密.l应用一:

薄膜厚度的测量薄膜厚度:条纹数Ldl应用一:薄膜厚度的测量薄膜厚度:条纹数Ldl说明:k反映了偏离直线条纹的程度.应用二:

光学表面检查ee若因畸变使某处移动了一个条纹的距离,k=1,则

k-1kk+1表面凸起

ek-1ek

k-1kk+1表面凹陷

ekek+1说明:k反映了偏离直线条纹的程度.应用二:光学表面检例题:有一玻璃劈尖,放在空气中,劈尖夹角

=810-6rad.波长=0.589m的单色光垂直入射时,测得干涉条纹间的宽度为l=2.4mm,求玻璃的折射率.解:例题:有一玻璃劈尖,放在空气中,劈尖夹角=812、牛顿环特点:干涉条纹是以平凸透镜与平面玻璃板的接触点为圆心的明暗相间圆环,中心为暗点.条纹间距不相等,且内疏外密.2、牛顿环特点:干涉条纹是以平凸透镜与平面玻璃板暗纹明纹明、暗环半径推导ORre牛顿环半径公式明环暗环r暗纹明纹明、暗环半径推导ORre牛顿环半径公式明环暗环r例题:用钠灯(

=589.3nm)观察牛顿环,看到第k条暗环的半径为4mm,第k+5条暗环半径为6mm,求所用平凸透镜的曲率半径R.解:联立求解:例题:用钠灯(=589.3nm)观察牛顿环,看到三、迈克耳逊干涉仪

迈克耳逊和莫雷利用迈克耳逊干涉仪进行过著名的否定旧以太说实验,在近代科学技术中有着重要应用.1907NobelPrizeinPhysics

迈克耳逊干涉仪是利用光的干涉精确测量长度和长度变化的仪器.EdwardW.Morley1838-1923AlbertA.Michelson1852-1931三、迈克耳逊干涉仪迈克耳逊和莫雷利用迈克耳逊干涉仪进G2迈克尔逊干涉仪工作原理G1G2迈克尔逊干涉仪工作原理G1迈克耳逊干涉仪等倾干涉等厚干涉迈克耳逊干涉仪等倾干涉等厚干涉例题:当把折射率为n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪的一臂时,如果产生了7条条纹的移动,求薄膜的厚度.(已知钠光的波长为

=589.3nm)解:t例题:当把折射率为n=1.40的薄膜放入迈克尔逊干涉仪

波在传播过程中遇到障碍物,能够绕过障碍物的边缘前进,这种偏离直线传播的现象称为衍射现象.正三边形孔单缝正八边形孔正六边形孔正四边形孔单缝衍射1、光的衍射现象一、惠更斯－菲涅耳原理波在传播过程中遇到障碍物,能够绕过障碍物的边缘前进说明:几何光学告诉我们,屏幕上的图像大小与圆孔大小成正比.但继续缩小圆孔直径,发现……说明:若孔径与波长相比不是很大,那么屏上图象不再是均匀的,而是明暗相间变化的条纹.光的衍射现象说明:几何光学告诉我们,屏幕上的图像大小与圆孔大小成正比2、惠更斯－菲涅耳原理

波前上每一面元都可看成是新的次波波源,它们发出的次波在空间相遇,空间每一点的振动是所有这些次波在该点所产生振动的叠加(出现干涉现象).假设:次波在P点的振幅A与距离r

成反比.面积元dS与振幅A成正比.振幅A随θ角增加而减小.菲涅耳衍射积分公式:SPθAugustinJeanFresnel1788-18272、惠更斯－菲涅耳原理波前上每一面元都可看成是新的次3、衍射和干涉的区别干涉和衍射都是光的波动性表征.光的干涉是指两束或有限束光的叠加,使得某些区域振动加强,某些区域减弱,形成明暗条纹,且每束光线都按几何光学直线传播.光的衍射是光在空间传播时能够绕过障碍物,且产生明暗条纹的现象,光不是按几何光学的直线传播.衍射现象就是无数个子波叠加时产生干涉的结果.衍射现象的本质也是干涉现象.

严格地说,衍射问题要用积分方法处理,非常复杂.一般用“半波带法”来研究衍射问题.3、衍射和干涉的区别干涉和衍射都是光的波动性表征.菲涅耳衍射:光源S距衍射小孔或狭缝以及屏幕E距小孔或狭缝都在有限远处(或其中之一在有限远处)—近场衍射.夫琅和费衍射:光源S距衍射小孔或狭缝以及屏幕E距小孔或狭缝都在无限远处—远场衍射.ESP二、单缝衍射PSEJ.V.Fraunhofer1787-1826菲涅耳衍射:光源S距衍射小孔或狭缝以及屏幕E距小孔或狭缝都1、单缝夫琅和费衍射单缝衍射的最大光程差中央为明纹(零级)最大光程差:衍射角:缝宽:OBAPC1、单缝夫琅和费衍射单缝衍射的最大光程差中央为明纹(零级)最半波带法(菲涅耳波带):2、单缝衍射条纹的形成狭缝分为n个的半波带n=2,AB分为两个波带,相互抵消,P1处为暗纹.P1BACOA1根据最大光程差是半波长的几倍,确定将缝宽分成几份.OBAPC半波带法(菲涅耳波带):2、单缝衍射条纹的形成狭缝分为n个的n为半波长的偶数倍时,P处为暗纹.n为半波长的奇数倍时,P处为亮纹.且级次n越高,亮纹越暗.明纹暗纹中央明纹n=3,AB分为三个波带,两个抵消,P2处为亮纹,是剩下一个波带的效果.P2OBA2A1ACk=1,2,3,...01-2-123、单缝衍射条纹的明、暗条件n为半波长的偶数倍时,P处为暗纹.n为半波长的奇数倍时,讨论:

当,光强介于最大和最小之间,明纹有一定的宽度.光强分布光强对称分布.第一级明纹约为中央明纹的5%,随k增大,I迅速减小.中央明纹的宽度为第一级明纹宽度的2倍.暗纹条件:中央明纹角宽度:01-2-12讨论:当,光强介于最第一级明纹的线宽度:当一定时,a减小,增大,衍射明显.反之衍射不明显.增大,增大,衍射明显.,当时,

,几何光学.

.01-2-12x1-x1o几何光学是波动光学在a>>时的极限.中央明纹的线宽度:第一级明纹的线宽度:当一定时,a减小,增大,衍射明i,同侧,取“+”.i,异侧,取“-”.最大光程差复色光照射单缝光谱4、斜入射情况i,同侧,取“+”.最大光程差复色光照射单缝光谱4、斜解:例题:波长为5460Å的平行光垂直照射在a=0.437mm的单缝上,缝后有焦距为40cm的凸透镜,求透镜焦平面上出现的衍射中央明纹的宽度.fx-xO解:例题:波长为5460Å的平行光垂直照射在a=0.光栅:由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成的光学元件.光栅常量d=(a+b)条纹数N=1/(a+b)abPO光栅衍射一、衍射光栅光栅:由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成的光学元件.光栅常光栅衍射理论和实验证明:光栅的狭缝条数越多(光栅常量越小),条纹越明亮;条纹间距越大,条纹越细.光栅衍射理论和实验证明:光栅的狭缝条数越多(光栅常量越小)光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的总效果.光栅方程:二、光栅衍射的光强分布斜入射光栅方程:i,同侧,取“+”.i,异侧,取“-”

.光栅衍射图样是单缝衍射和多缝干涉的总效果.光栅方程:缺级:多缝干涉应出现明纹处,由于衍射效应却成为暗纹的现象.设:则:令:缺级单缝双缝缺级:缺级:多缝干涉应出现明纹处,由于衍射效应却成为暗纹的现象衍射光谱:当白光垂直入射光时,形成光栅光谱.中央零级明条纹仍为白光,其它主极大则由各种颜色的条纹组成,按波长由短到长的次序自中央向外侧依次分开排列.

光栅常量(a+b)越小,或光谱级次越高,则同一级衍射光谱中的各色谱线分散得越开.衍射光谱:当白光垂直入射光时,形成光栅光谱.中央零级明例题:波长为500nm和520nm的两种单色光同时垂直入射在光栅常量为0.002cm的光栅上,紧靠光栅后用焦距为2m的透镜把光线聚焦在屏幕上.求这两束光的第三级谱线之间的距离.解:fx2x1例题:波长为500nm和520nm的两种单色光同时垂直例题:用每毫米500条栅纹的光栅,观察钠光谱线(=590nm)问:(1)光线垂直入射;(2)光线以入射角30o入射时,最多能看到几级条纹?解:k最大取k=3(1)(2)k最大取k=1取k=5例题:用每毫米500条栅纹的光栅,观察钠光谱线(=例题:用波长=600nm的单色光垂直照射光栅,观察到第二级明纹出现在sin=0.20处,第四级缺级.计算(1)光栅常量;(2)狭缝的最小宽度;(3)列出全部明条纹的级次.解:例题:用波长=600nm的单色光垂直照射光栅,观例题:一平面光栅的光栅常数为d=6.0×10-3mm,缝宽a=1.2×10-3mm.平行单色光垂直射到光栅上,求单缝衍射中央明纹范围内有几条谱线?解:由单缝衍射暗纹公式k=1时,得中央明纹一半宽度的条件是:由光栅方程依题意,取则同时,光栅衍射条纹第五级缺级.所以,单缝衍射中央明纹范围内有9条谱线,即:谱线.例题:一平面光栅的光栅常数为d=6.0×10-3mm光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领一、圆孔衍射圆孔衍射的中央亮斑爱里斑,集中衍射光能80%.爱里斑的半角宽度:GeorgeAiry1835-1881一、圆孔衍射圆孔衍射的中央亮斑爱里斑,集中衍射光能80%.二、光学仪器的分辨本领二、光学仪器的分辨本领瑞利判据:一物点衍射图样的中央最亮处刚好与另一物点衍射图样的第一级暗环相重合,就认为这两个物点恰好能被这一光学仪器所分辨.能分辨恰能分辨不能分辨1904NobelPrizeinPhysicsJ.W.S.Rayleigh1842-1919瑞利判据:一物点衍射图样的中央最亮处刚好与另一物点衍射图样最小分辨角:分辨率:结论:分辨率与仪器的孔径和光波波长有关.①采用大口径透镜,如天文望远镜.②

使用短波长光源,如电子显微镜.KeckI和KeckII分别在1991年和1996年建成,现在夏威夷的莫纳克亚,口径为10米,由36块六角镜面拼接组成,每块镜面口径均为1.8米,而厚度仅为10厘米.

目前世界上最大的单个地面光学望远镜口径为10米最小分辨角:分辨率:结论:分辨率与仪器的孔径和光波波长有关EricBetzig1960-StefanW.Hell1962-WilliamE.Moerner1953-2014NobelPrizeinChemistry1986NobelPrizeinPhysicsErnstRuska

1906-1988Kangaroo鼠肾上皮细胞的有丝分裂JSM-7100FSEMNikonN-STORM微管常规图像与STORM图像EricBetzigStefanW.HellWilli解:

例题:在通常亮度下,人眼瞳孔直径为3.0mm,问人眼最小分辨角为多大?(

=550nm)如果窗纱上两根细丝之间的距离为2.0mm,问人在多远恰能分辨.ls解:例题:在通常亮度下,人眼瞳孔直径为3.0mm,X射线衍射1895年11月8日伦琴发现X射线,又称伦琴射线.12月22日伦琴拍摄到首张医学X射线照片－他妻子的手,无名指上戴着一枚戒指.1901NobelPrizeinPhysicsWilhelmC.Röntgen1845-1923由高速电子撞击物体时产生,它在本质上和可见光一样,是一种电磁波,其波长约为:0.001~0.1nm一、X射线的产生X射线衍射1895年11月8日伦琴发现X射线,又称二、X射线在晶体上的衍射布喇格方程:通过衍射光谱分析,确定晶体结构.根据已知晶体结构,分析X射线谱.1914NobelPrizeinPhysicsMaxvonLaue1879-1960

意义:二、X射线在晶体上的衍射布喇格方程:通过衍射光谱分析,确定偏振光与自然光偏振态:在垂直光传播方向的平面内光矢量有不同的振动状态.光矢量:电磁波的电场强度矢量.光振动:电磁波的电场强度矢量的振动.偏振光与自然光偏振态:在垂直光传播方向的平面内光矢量有不同的腰横扁担进不了城门只有横波有偏振现象,而纵波无偏振问题.通光方向腰横扁担进不了城门只有横波有偏振现象,而纵波无偏振问题.通

因原子发光的“随机性”,光矢量各方向随机均匀分布,振幅相等,称为自然光.一、自然光各方向光振动无固定相位关系.y二、偏振光线偏振光:光矢量只沿一个固定方向振动.振动面:光振动方向与传播方向构成的平面.部分偏振光:某一方向光振动比与之相垂直的另一方向的光振动占优势.因原子发光的“随机性”,光矢量各方向随机均匀分布,一、偏振片的起偏和检偏偏振片:能吸收某一方向的光振动,而只让与之垂直方向上的光振动通过的一种透明薄片,如聚乙烯醇薄膜.偏振化方向:允许通过的光振动方向.偏振片的用途:“起偏”和“检偏”.

马吕斯定律自然光起偏偏振光检偏偏振光一、偏振片的起偏和检偏偏振片:能吸收某一方向的光振动,而二、马吕斯定律光强为I0的线偏振光,透过偏振片后,