11光的波动性.ppt

§11-1 光波的物理图像 二、光程 3. 增透膜 (1)波传到的任意点都是子波波源 　 二、单缝夫琅禾费衍射 　 2. 光栅衍射图样的形成 四、x 射线衍射 五、光学仪器的分辨率 2. 线偏振光 光矢量只沿一个固定方向振动(又称平面偏振光) 在垂直于光的传播方向的平面内，光矢量以一定的频率旋转 　 2. 布儒斯特定律 不能分辨 爱里斑 恰能分辨 最小分辨角 §13-3 光的衍射 瑞利准则：如果一个点光源衍射图样的中央最亮处刚好与另一个点光源衍射图样的第一个最暗处相重合，则这两个点光源恰好可分辨 爱里斑 分辨率 §13-3 光的衍射 波多黎各射电望远镜 望远镜： D? (?不可选择) 显微镜： ?? (D不会很大) 直径305m，能探测地球表面仅10-12W的功率，也可探测引力波 电子?：0.1?～1? 讨论： 提高分辨率的途径 电子显微镜R很大，可观察物质结构 扫描电子显微镜 §13-3 光的衍射 D? ?? 美国橡树岭国家实验室研制的电子显微镜图像的分辨率达到了0.78?，可看见红色哑铃状的硅原子图像 §13-3 光的衍射 §11-4 光的偏振性 电磁波中起光作用的是电场矢量 电磁波：横波 §13-4 光的偏振性 一、自然光和偏振光 ——具有偏振特性 ——光矢量 1. 自然光 在垂直于光传播方向的平面内，各个方向光矢量的振幅相等 §13-4 光的偏振性 振动面 光矢量 §13-4 光的偏振性 [例1]单缝衍射实验中，透镜焦距f=0.5m，入射光波长?=5000?，缝宽a=0.1mm。求(1)中央明纹宽度; (2)第一级明纹宽度 解： (1)中央明纹宽度 §13-3 光的衍射 (2)第一级明纹宽度为第一级暗纹和第二级暗纹间的距离 §13-3 光的衍射 [例2] 单色平行可见光垂直照射缝宽a=0.5mm的单缝，缝后放一焦距f=100cm的透镜(如图) 。已知屏上离中央明纹中心1.5mm处的P点为明纹，求 (1)入射光波长；(2)该点明纹级次和对应的衍射角，以及此时单缝波面可分出的半波带数；(3)中央明纹宽度 §13-3 光的衍射 解： (1)对P点 由明纹条件 k=2时 (紫外) 即入射光波长 : k=1时 (2) 取k =1 (3)中央明纹宽度 则 即有3个半波带 衍射角 §13-3 光的衍射 三、光栅的夫琅禾费衍射 类型： 透射光栅 反射光栅 1. 光栅 由许多等宽等间距的狭缝构成 §13-3 光的衍射 ——光栅常数 ——相邻两缝光线的光程差 §13-3 光的衍射 2.1 光栅的多缝干涉 相邻两缝光束间的相位差 光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果 §13-3 光的衍射 设光栅有N条缝 讨论： (1)a =?2kp 此时合振幅最大 ——光栅方程 ——明纹(主明纹) §13-3 光的衍射 (2) ——出现暗纹 m的取值： §13-3 光的衍射 此时围成m个正多边形，合振幅为零 每两个相邻主明纹之间有N-1条暗纹和N-2条次明纹 极小:1 次明纹:0 N=2 极小:3 次明纹:2 N=4 极小:5 次明纹:4 N=6 光栅条数越多，暗区越宽，明纹越窄 §13-3 光的衍射 2.2 单缝衍射对多缝干涉的影响 若在某一衍射角? 下同时满足 多缝干涉极大 单缝衍射极小 ——缺级级数 各主极大受单缝衍射的调制，某些位置出现缺级 §13-3 光的衍射 单缝衍射 多缝干涉 光栅衍射 §13-3 光的衍射 2.3 光线斜入射 相邻两缝光线的光程差 斜入射的光栅方程为(同侧) §13-3 光的衍射 斜入射的光栅方程为(异侧) 2.4 光栅光谱 复色光入射时，除中央明纹外，不同波长的同级明纹以不同的衍射角出现 ——光栅光谱 一级光谱 二级光谱 三级光谱 §13-3 光的衍射 [例3]双缝缝距d=0.40mm，两缝宽度都是a=0.08mm，用波长?=4800?的平行光垂直照射双缝，在双缝后放一焦距f =2.0m的透镜，求:(1)在透镜焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距?x; (2)在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目 解： (1)对双缝干涉第 k 级明纹有 §13-3 光的衍射 第 k 级明纹在屏上的位置 §13-3 光的衍射 (2) 即在单缝衍射中央明纹范围内出现双缝干涉明纹的级次为 明纹级数为 -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4 [例4]1mm内刻有500条纹的平面透射光栅，现用?=0.59×10-3mm钠光谱观察。问(1)光线垂直入射时，最多能看到第几级光谱？(2)光线以30o角入射时，最多能看到哪几条光谱? 解： (1)光栅常数 §13-3 光的衍射 当 时，k 最大 取整，即最多能看到第 3 级光谱 入射线与衍射线同侧时 取整，最多能看到第 5 级