自然光非偏振光

0.1
" ，在大气层
外 615km 高空绕地运行 , 可观察130亿光年远的太 空深处, 发现了500 亿个 星系 .
例 在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距120 cm ，设夜间人眼 瞳孔直径为5.0 mm ，入射光波为 550 nm。 求 人在离汽车多远的地方，眼睛恰能分辨这两盏灯？ 解 设人离车的距离为 S 时，恰能分辨这两盏灯。 由题意有
a.劳厄法： b.粉末法：




德拜相
劳厄相
光的波动性
光的干涉、衍射 .
光的偏振 .
光波是横波
机械横波与纵波的区别
机 械 波 穿 过 狭 缝
§12-12 自然光和偏振光
光矢量：电磁波的E矢量。
一、自然光（非偏振光）
在垂直于光传播方向上的所有可能方向上，E振 动的振幅都相等，这样的光称为自然光。

d
瑞利判据:对于两个等光强的非相干物点 ,如果一个像斑中心恰好落在 另一像斑的边缘(第一暗纹处),则此两像被认为是刚好能分辨。此时两 像斑中心角距离为最小分辨角
1 R
R 1.22
最小分辨角：
R 1.22

d
分辨本领：
1 d R R 1.22
结论：透镜的孔径越大，光学仪器的的分辨本领
§12-9 光学仪器的分辨率
一. 圆孔的夫琅禾费衍射
衍射屏

透镜L 观察屏
1
f
圆 孔 孔径为d
中央亮斑
(爱里斑)
1
是第1级暗纹的衍射角，也是爱里斑的角半径。
爱里斑上分布的光能占通过圆孔的总光能的84%。
I / I0
1
计算结果表明：
sin
0
1.22(/d)
d sin 1 1.22




AC CB 2d sin
—布喇格公式
2d sin k ( k 1,2,)
四、应用
2d sin k ( k 1,2,)
• 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。
五、 实际观察X射线衍射的作法
（分辨率）就越高；波长越短光学仪器的的分辨本领 （分辨率）
说明 1、光学仪器，希望分辨角越小越好，希望分辨本领越大越好 2、对于天文望远镜，波长一定， 增大光学仪器的半径 如：哈勃望远镜
3、对于显微镜， 光学仪器的半径不能增大 减小波长 电子显微镜
1990 年发射的哈勃 太空望远镜的凹面物镜 的直径为2.4m ，最小分 辨角 0
(a b) sin k ( )
波长为 的第kN+1级极小的角位置为：
(kN 1) (a b) sin N
R kN
例： 设计一光栅，要求(1)能分辨钠光谱的 5.890×10-7m和5.896×10-7m的第二级谱线； (2)第二级谱线衍射角 30 ; (3)第三级谱线缺级。
D 5.0 mm 550 nm 眼睛的最小分辨角为 δ 1.22 取 d S δ D d Dd 5.0 103 1.20 3 S 8 . 94 10 m 9 1.22 1.22 550 10 d 120 cm
δ
观察者 d =120 cm
E
注意
v
自然光的图示
二互相垂直方向是任选的 .
各光矢量间无固定的相位关系 .
二、偏振光
线偏振光：某一光束只含有一个方向的光振动 振动面：光振动方向与光传播方向所确定的那平面 图示
E
v
部分偏振光：某一方向的光振动比与之相垂直的另
一方向的光振动占优势。
图示
二
偏振片 起偏与检偏
二向色性 : 某些物质能吸收某一方向的光振 动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质 称二向色性 . 偏振片 ： 涂有二向色性材料的透明薄片 .
由于 30 ，所以

a b 2.36 10 mm
3
（3）缺级条件
a b a

k k
取 k 1
3
ab 3 a
a b 2.36 10 3 a m 0.79 10 m m 3 3
b 2.36 10 3 0.79 10 3 m 3 1.57 10 m m
S
三、光栅的分辨本领
光栅的分辨本领是指把波长靠得很 近的两条谱线分辨清楚的本领。
光栅的瑞利准则
R
要分辨第k级光谱中波长为和 +的两条谱线，就要 满足波长为+的第k级主极大正好与波长为的最邻 近的极小相重合，即与第kN+1级极小重合 波长为+的第k级主极大的角位置为：
劳厄斑
· · · ·
劳厄
三、布喇格公式
d : 晶面间距
晶面
: 掠射角
• 衍射中心 每个原子都是散射子波
的子波源。
d A dsin d
B C
1 2


d
• 点间散射光的干涉 同一层晶面上相邻两束光的光程差为零。 •不同晶面间散射光的干涉
解（1） 按光栅的分辨本领
R kN
即必须有 （2） 根据
5.893 107 N 491 条 7 k 2 0.006 10
N 491条 (a b) sin k
源自文库
k 2 5.893 107 3 ab m 2 . 36 10 mm sin sin 30
这样光栅的 N 、 a 、b 均被确定。
§12-11 X 射线的衍射
一、 X 射线的产生
伦琴射线 1895年
X射线是由高速电子撞击物体时产生 电磁波 :
X 射线管
K
10-1102Å
伦琴
-
A
+
X射线
二、劳厄实验
为了实现X射线的衍射而设计的 衍射图样（劳厄斑）证实了X射线的波动性。
准直缝 X 射线 晶体
爱里斑
1 sin 1 1.22
透镜的焦距为 f
爱里斑半径

d
相对光强曲线
R f tan1 f1 1.22

d
f
二、光学仪器的分辨本领
1 1.22
d
1

d
2
是两点对于透镜光心的夹角
I
1

r
1
可分辨
1 1
2
刚可分辨
2 1
3
不可分辨
3 1