光的衍射和偏振浅析.ppt

检偏器 检 偏 起偏器 N M 三　马吕斯定律（1808 年） 检偏器 起偏器 N M 马吕斯定律 强度为 的偏振光通过检偏振器后, 出射光的强度为 一 衍射对双缝干涉的影响 在夫琅禾费衍射下，每个缝的衍射图样位置重叠 λ θ b d f 透镜 I θ θ 衍射光相干叠加 不考虑衍射时, 双缝干涉的光强分布 双缝干涉条纹各级明纹的光强度不再相等，而是受到了衍射的调制, 明纹的位置没有变化. 11-9 衍射光栅 I 3级 0级 1级 -1级 -3级 缺2级 缺-2级 单缝衍射光强 0 光强分布 衍射暗纹位置： 干涉明纹位置： 如 时， 明纹缺级 明纹缺级现象：当 时，出现缺级，干涉明纹缺级级次： 许多等宽度、等距离的狭缝（或反射面）排列起来形成的光学元件. 类型：透射光栅，反射光栅. 反射光栅 透射光栅 透光缝宽度 b 遮光部分宽度 b’ 光栅常数 大小 光栅常数描述光栅的精密程度, 越小 , 光栅越精密! 二 光栅 衍射角 光栅常数 光栅衍射实验装置 衍射角 干涉主极大（明纹中心） 相邻两缝间的光程差： 光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的总效果. 三 光栅衍射条纹的形成 光栅中狭缝条数越多，明纹越亮 亮纹的光强 狭缝数 单缝光强 光强分布 中央明纹 第一级主明纹 第二级主明纹 理论计算表明，在两相邻主明纹间有 N - 1 条暗纹和 N - 2 条次明纹 ，因为次明纹的光强远小于主明纹，所以暗纹和次明纹连成一片形成暗区. 例如 狭缝数N = 5 例如：杨氏双缝干涉主明纹间有1个暗纹，0个次明纹. 由多个振动叠加减弱条件： 又 (3)(4)得暗纹条件 讨 论 主明纹角间距 证明暗纹角间距 狭缝数 暗纹间距=主明纹间距/N (1) (2)和重合条件: 相邻主极大间有N－1个暗纹和N－2个次极大. 例如 N = 4, 并令d=b+b′ 1 2 3 4 4 1 1 2 3 4 0 ?/d -(?/d) -2(?/d) 2?/d I sin? 光强曲线 ?/4d -(?/4d) 3个暗纹: ☆ 主明纹间有3个暗纹，2个次明纹 暗纹条件 ☆ N越大，暗纹数N-1越大，次明纹数N-2也越多，但条纹越来越窄！ 　光栅常数越小，主明纹间相隔越远，且明纹越窄. 　入射光波长越大，主明纹间相隔越远 条纹最高级数 讨 论 一定， 　　减小， 　增大 一定， 　增大， 增大 暗纹数N-1越多, 明纹越窄. 单缝衍射 多缝干涉 光栅衍射 单缝衍射对光栅衍射的影响（缺级现象） （缺级） 0 缺级条件 例：假如 单缝衍射对光强的调制 同时满足 衍射暗纹条件 干涉明纹条件 缺 缺 缺 缺 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 (整数比) 例 波长为 600nm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30o，且第三级是缺级. （1）透光缝可能的最小宽度 b 等于多大？ （2）求屏幕上可能呈现的全部主级大的级次？ 2）在整个屏上 可见主级大的级次为 第4级看不见，第3级缺级，考虑对称性，实际可见亮条纹数共 5 条. 解:1) 当 时 例 波长600nm的单色光垂直入射在一光栅上，相邻的两条明条纹分别出现在sin?=0.20与sin ? =0.30处.第四级缺级，问(1)光栅上相邻两缝的间距d有多大？(2)光栅上狭缝可能的b有多大？ 解 (1)d sin?1=k?， d sin?2=(k+1)? 即 0.2d=600?10-9k， 0.3d=600 ?10-9(k+1) (2)由缺级条件 是整数比 k′=±2, k =±2,±4,±6 … 均为缺级，与题意不符； k′=±1, k=±4,±8 … 均为缺级, k′=±3, k=±4,±8 … 均缺级 k′=±4, k=±1,±2,±3 … 均为缺级，不符. 最小 例 用500/mm的光栅和钠光589.3nm实验，求: 1)平行光垂直入射时, 最多能看到第几级条纹? 共有多少条? 2) 以30°入射时, 最多能看到第几级条纹? P 解:1) 2) f=2m 共7条明纹 共7条明纹 x f O 屏 二级光谱 一级光谱 三级光谱 复色光 三 衍射光谱 很小时 一级光谱 二级光谱 三级光谱 入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成光谱. 例 求二级光谱重叠部分光谱的波长范围及角宽度 二级光