(清华大学完整)波动光学(下)ppt课件

dsink'()( k ' 1 ,2 , N 1 ,N 1 , 2 N 1 ,2 N 1 , ) m N
k 0
1
2
k' 1 , 2 ,N 1 ,N N 1 2 N 1 ,2N 2 N 1 m
N-1 条暗纹 K 级明纹旁是 KN-1和 KN+1级暗纹
4条缝
.
5条缝
7
6
（4）缺级现象： m a 为整数比时，缺 k 级。 k d
dsin k 4
的方向. 上。
12
11
.
13
11
一、圆孔夫琅和费衍射
.
14
12
一、圆孔夫琅和费衍射
爱里斑
能够 区分多么近的两个物点,是光学仪器的重要性能。 二、光 学仪器的分辨率
1、透镜的分辨率
瑞利判据
刚好可以辨别
.
15
13
瑞利判据
.
16
14
f
S1
x
S2
D
u
S
' 2
R
x ' R
S
' 1
.
1
一、光栅 反射式光栅 透射式光栅
.
2
1
.
3
2
二、光栅衍射的特点
（1）光栅衍射的强度 被一个单缝图样调制
双缝衍射强度分布
光栅衍射强度分布
IIm (s i n .)2(ssiiN n n )24 3
（2）主极大是明亮 纤细的亮纹， 相邻亮纹间是 一片宽 广的暗区， 暗区中存在一些微弱的明条纹， 称 次极大。
注意：
平行光
斜入射时， 光栅方程为
d s i d n sii n k k 0 , 1 ma
总共见到7条，上方. 1 条，下方 5 条
10
10
例3、天线列阵由一沿水平直线等距排列的 N 个天线 组成，每个天线均发射波长为 的球面电磁波.
但从第 一个天线到第 N 个天线,位相依次落后 /2 , 若相
（5）主极大特别明亮而且尖细，是因为缝多。
k
Ndco sk
k
N为缝数,d 为缝间距，k 为
k
k 级主极大的半角宽度
d 一定时，缝数越多，条纹越尖细
中央主极大
0
Nd
.
可以证明，主极大强度 I N2
8
8
例1、波长为 =590nm 的平行光正入射到每毫米 500条 刻痕的光栅上时，屏幕上最多可以看到多少条明纹？
B 转 90 0 后
波不能通
过
—— 偏
振现象.
实验1：演示
偏振化 方向
观察太阳光或灯光，
看到偏振片透明，将偏振
片转过900后 ，情况不变。
问题： 光波是不是横波？!
.
28
6
实验2：演示
A//B
说明了光波是横波。
AB
问题：如何解释实验 1、2 ？.
偏振片透明
偏振片全黑 （消光现象）
B绕轴旋转， 强度发生变化
解：光栅常数
d 1 200n0m 500
d s i n k k 0 , 1 , m
900时 d si9 n 0 0 k
k d 20 0 3 0 4 3 590
可以看到 2 ×3 1 7 条明纹
例2、在上题条件下，平行光斜入射 i =300 时，屏幕上
最多可以看到哪些条明纹？ .
刚好能分辨时，S1 、S2 两点间的距离是光学仪器的 可分辨的最小距离 x，R 是最小分辨角。
分理辨论率证（明分辨本领R）：si nR122 D
定义为
1 D
R
1 22
1 R
越大越好
最小分辨距离：
xuR
另： x'RfR12. f2D
第 一极小 D
R
17
15
例4、人眼的瞳孔 D3mm 用 55 n0 m 的光考虑，
设 u9m求：
(1) R ?
x
D
R
(2) x ?
u
解： ( 1 ) R 1 2 D 2 1 2 5 3 2 1 1 5 3 9 0 0 0 2 2 1 3 4 r 0 a 0 8 'd
( 2 ) x u R 9 2 2 1 3 4 0 2 mm
2、光栅的分辨率
9
9
解：光栅方程为
d sin d sin i ±k k 0,1L max
当900时
d (s9 i0 n 0 si3 n 0 ) 0 k
k51 5级
i
当900时
d [s 9 i0 n ) 0 s (3 i0 n ] 0 k
k 1 6 1 级
总共见到7条，上方 5 条，下方1条
（3）主极大是各缝出来的衍射光干涉而成的，其 位置：
.
5
4
dsi n k (k0,1,2)ma光x栅方程
dsink'()( k ' 1 ,2 , N 1 ,N 1 , 2 N 1 ,2 N 1 , ) m N
N 为缝数 d=a+b 为缝间距. （光栅常数）
6
5
dsi n k (k0,1,2)max
.
25
3ຫໍສະໝຸດ Baidu
二、布喇格公式
亮斑的位置：
A C CB
2dsink
k1,2,
作用：
（1）已知晶格常数 d 及亮斑的位置，可求 x 射线的 波长
（2）根据图样及 ，可研究晶格结构和 x 射线本身的
性质
.
26
4
.
27
§23—1、偏振光与自然光
一、光的偏振现象： 偏振是横波特有的现象，如机械横波
A
B
如光波能发生这种现象，就是横波。
29
7
二、自然光与偏振光 偏振光
1、线偏振光： 光波的振动方向只有一个方向 表示法：
线偏振 （完全偏振） 部分偏振 椭圆（圆）偏振
2、部分偏振光：各振动方向都有，有一个方向占优势。
表示法：
.
30
8
3、椭圆（圆）偏振光： 一个振动方向，但振动方向随时间变化（变化沿椭圆）
表示法：
4、自然光：实际的光源中许多原子同时跃迁独立发光， 方向 各不相同，但机会均等。
A C CB
2dsink
k1,2,
作用： （1）已知晶格常数d 及亮斑的位置，可求 x 射线的 波长。
（2）根据图样及 ，可研究晶格结构和 x 射线本身的
性质
.
22
20
演示：单缝衍射、双缝衍射、多缝衍射、圆孔衍射…...
.
23
1
X射线：=1A0 一、衍射现象
用晶体作三维光栅
劳厄斑
.
24
2
劳 厄 斑
光栅、棱镜等类光学仪器的分辨率是指把波长靠得很
近的两条谱线 1 、 2 分辨清楚的本领。定义为：
R
1 2 2
2 1
,R ; N ,R
R kN
.
18
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.
19
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X射线：=1A0 一、衍射现象
用晶体作三维光栅
劳厄斑
.
20
17
劳 厄 斑
.
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二、布喇格公式
亮斑的位置：
邻天线中心间的距离 d= /2 ，问：离天线很远处什么方向 上， （与天线列阵 的法线夹角=? ）天线列阵发射的电 磁 波最强?
1
d
?
…..
N
.
11
10
1
d
P
300
…..
解: =? N
d s i n k ？ 最强
sin0
2
4
(24)
sin 1 2
300
实际上‘中央明纹’在 = -300