大学物理波动光学剖析.ppt

平行放置两偏振片，使它们的偏振化方向成 60? 夹角。让自然光垂直入射后,下列两种情况下： (1) 无吸收时，有 (1) 两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线均无吸收 例 求 解 (2) 有吸收时，有 (2) 两偏振片对光振动平行于其偏振化方向的光线分别吸收了10% 的能量 透射光的光强与入射光的光强之比是多大？ §13.12 反射和折射产生的偏振 布儒斯特定律 一. 反射和折射产生的偏振 ib —布儒斯特角或起偏角 自然光反射和折射后产生部分偏振光 ib+γ=90o 时，反射光为线偏振光 二. 布儒斯特定律 线偏振光 (相对折射率) 玻璃片堆起偏和检偏 玻璃片堆 线偏振光 例如 n1 =1.00(空气)， n2 =1.50(玻璃)，则 空气 玻璃 玻璃 空气 入射自然光 13.19 例 解 是布儒斯特角 是布儒斯特角 §13.13 晶体的双折射现象 方解石 一. 双折射现象(Double Refraction) 1.双折射 o 光 e 光 2. 寻常光和非寻常光 两折射光线中有一条始终在入射面内，并遵从折射定律，称为寻常光，简称 o (ordinary)光 另一条光一般不遵从折射定律，称非常光，简称 e (extraordinary) 光 双折射现象 一束光入射到各向异性的介质后出现两束折射光线的现象。 双 折 射 双 折 双 折 方解石晶体 o光 e光 当方解石晶体旋转时， o光不动， e光围绕o光旋转 3. 晶体的光轴 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。 例如 方解石晶体(冰洲石) 光轴 光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。 单轴晶体：只有一个光轴的晶体 双轴晶体: 有两个光轴的晶体 4. 主平面 主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面. 78o 102o 78o 102o 光轴与 o 光构成的平面叫 o 光主平面. 光轴与 e 光构成的平面叫 e 光主平面. 5. 正晶体、负晶体 e光 光轴 e 光的 主平面 o光 光轴 o 光的 主平面 · · 光轴在入射面时,o光主平面和e光主平面重合,此时o光振动和e光振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认为o光振动和e光振动仍然相互垂直。 光轴 o 光: e 光: 光轴 ( o 光主折射率) ( e 光主折射率) (o光振动垂直o 光主平面) (e 光振动在e 光主平面内) 正晶体 光轴 ? 光轴 ? 负晶体 ( 垂直光轴截面 ) ( 垂直光轴截面 ) ( 平行光轴截面 ) ( 平行光轴截面 ) o光 二. 单轴晶体中的波面 ( 惠更斯作图法(vevo) ) 方解石 光轴 2. 光轴平行入射面，自然光垂直入射负晶体中 方解石 光轴 1. 光轴平行入射面，自然光斜入射负晶体中 光轴 e光 o光 e光 e光 o光 光轴 3. 光轴平行晶体表面，自然光垂直入射 此时，o, e 光传播方向相同，但传播速度不同。从晶体出射后，二者产生相位差。 三. 晶体偏振器 1. 尼科耳棱镜 2. 渥拉斯顿棱镜 上述两种棱镜得到的偏振光质量非常好，但棱镜本身价格很高，因而使用较少。 负晶体 o光 o光 e光 加拿大树胶 光轴 出射 o 光 e 光的相差为 3. 波晶片 自然光垂直入射波晶片后，o 光, e 光传播速度不同，产生的相位不同 。 波晶片 （光轴平行于表面且厚度均匀的晶体） 波晶片分类 波片 半波片 全波片 · * §13.8 单缝的夫琅禾费衍射 一. 典型装置 ( 单缝夫琅禾费衍射典型装置 ) 的光程差 二. 菲涅耳半波带法★ 1. 衍射暗纹、明纹条件 —— 中央明纹 ? ( a 为缝 AB的宽度 ) 此时缝分为两个“半波带”, P 为暗纹。 暗纹条件 半波带 半波带 P 为明纹。 此时缝分成三个“半波带”, 明纹条件 ? ? λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 λ|2 (1) 得到的暗纹和中央明纹位置精确,其它明纹位置只是近似。 (2) 单缝衍射和双缝干涉条纹比较。 单缝衍射条纹 双缝干涉条纹 说明 2. 单缝衍射明纹角宽度和线宽度 衍射屏 透镜 观测屏 中央明纹 角宽度 线宽度 角宽度 相邻两暗纹中心对应的衍射角之差 线宽度 观察屏上相邻两暗纹中心的间距 第k 级明纹 角宽度 请写出线宽度 (1) 波长越长，缝宽越小,条纹宽度越宽。 波动光学退化到几何光学。 观察屏上不出现暗纹。 讨论 (2) (4) 缝位置变化不影响条纹位置分布 (3) ( 单缝夫琅禾费衍射典型装置 ) · 求 对于暗纹有 则 如图示，设有一波长为 ? 的单色平面波沿着与缝平面的法线成 ? 角