第四篇 光学.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 光轴 晶片 光轴 圆、椭圆偏振光的起偏 波片 半波片 全波片 * 屏 光轴 自然光 偏振片 线偏振光 波晶片 具有固定相位差的o、e光 * 透镜的等光程性（透镜不产生附加光程差） 亮点 亮点 说明：从与光线垂直的面到焦点，各光线等光程。 附： * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 例：用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为 550 nm 解：设云母片厚度为 d 。无云母片时，零级亮纹在屏上 P 点，则到达 P 点的两束光的光程差为零。加上云母片后，到达P点的两光束的光程差为 当 P 点为第七级明纹位置时 求 此云母片的厚度是多少？ * 劳埃德镜 P M L * 3、分振幅法干涉 ——等厚干涉 亮纹 暗纹 光程差 * 明纹 暗纹 条纹间距 劈尖形成的条纹——等间距条纹 动画 * 应用 * 牛顿环 ? e r R · 平晶 平凸透镜 ? 暗环 o . S 分束镜M 显微镜 o 牛顿环 装置简图 平凸透镜 平晶 光程差： 亮纹 暗纹 动画 K级暗纹的半径 * 二、光 的 衍 射 1、现象、分类、原理: 衍射屏 观察屏 光源 * circular hole narrow slit Square hole * 菲涅耳衍射 有限远 夫朗和费衍射 无限远 惠更斯－菲涅尔原理 衍射现象实为无限多个无限 小的子波的干涉效应。 * 2、 单缝夫朗和费衍射 * 用半波带法 中央明纹（中央极大） P 处为第一暗纹。 B A 暗纹（缝被分成偶数个半波带） 亮纹（缝被分成奇数个半波带） * B A K级暗纹所在位置 中央明纹 暗纹（极小） （缝被分成偶数个半波带） 明纹（极大） （缝被分成奇数个半波带） * 中央明纹线宽度 讨论 中央明纹角宽度 ① ② 当波长变化时，条纹的变化 当缝宽变化时，条纹的变化 * 孔径为D 衍射屏 中央亮斑 (爱里斑) 相对光强曲线 艾里斑的半角宽度为 3、夫琅禾费圆孔衍射 艾里斑的半径为 * 可分辨 刚可分辨 不可分辨 瑞利判据 * 眼睛的最小分辨角为 解:设人离车的距离为 S 时，恰能分辨这两盏灯。 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？ 由题意有 d =120 cm S 观察者 * 4、光栅 基本结构 d 反射光栅 d 透射光栅 a是透光（或反光）部分的宽度 d=a+b ? 光栅常数 b 是不透光(或不反光)部分的宽度 * 光栅光谱 ① 多光束干涉 o P 焦距 f 缝平面G 观察屏 透镜L ? ? dsin? d ? ——光栅方程 明纹 0 ?/d -(?/d) -2(?/d) 2?/d I I0 sin? 光强曲线 ② 单缝衍射 暗纹 ③ 缺级 * 0 I -2 -1 1 2 单缝衍射光强 (asin?)/l K’ (a) (dsin?)/l 0 4 -8 -4 8 多缝干涉光强 k= (b) I N 2 I 0 单 0 4 8 -4 -8 dsin ? ( l / d ) 单缝衍射 轮廓线 光栅衍射 光强曲线 k= (dsin?)/l (c) * 解： 例. 设计一光栅，要求把第一级可见光谱扩展到 角范围，第二级光谱缺级，试确定 、 之值？已知可见光波长 * 光 的 偏 振 1、光的偏振态及其分类 自然光 传播方向 表示法： * 线偏振光 E 播 传 方 向 振 动 面 · 面对光的传播方向 分解: E Ey Ex y x ? 表示法： * 部分偏振光 表示： * 右旋圆 偏振光 右旋椭圆 偏振光 y y x z 传播方向 ? /2 x 某时刻右旋圆偏振光E随z的变化 E 0 圆偏振光,椭圆偏振光 * 2、偏振光的产生与检验 使用起偏器 起偏器 检偏器 偏振化方向 ??马吕斯定律 * 利用光的反射和折射 * 利用玻璃片堆从透射光可获得较强线偏振光 ? ? ? ? ? ? ? * 3、双折射 现象 玻璃 自然光 自然光 本质 ——晶体的各向异性 * 重要概念 ① 光轴 A B 光轴 102° ② 主平面 e光 光轴 e光的 主平面 o光 光轴 o光的 主平面 · · · · * 晶体偏振器件 方解石 方解石 加拿大树胶 光轴 * 光 光 光轴 光 光 光 光