光的衍射及偏振.ppt

. . . . . 起偏器 检偏器 自然光 线偏振光 偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化 . . . . . 两偏振片的偏振化方向相互垂直光强为零 1.2 光栅的衍射图样 设光栅的每个缝宽均为a，在夫琅禾费衍射下，每个缝的衍射图样位置是相重叠的。 不考虑衍射时(每缝通过的光可以用几何光学描述), 多缝干涉的光强分布图： sin? N2 sin2N?/sin2? 0 4 -8 -4 8 (?/d) 多光束干涉光强曲线 光栅衍射 λ θ a d f 透镜 I θ θ 衍射光相干叠加 衍射的影响： 多缝干涉条纹各级主极大的强度不再相等，而 是受到了衍射的调制。主极大的位置没有变化。 光栅衍射 sin? 0 I单 I0单 -2 -1 1 2 (?/a) 单缝衍射光强曲线 I N2I0单 0 4 8 -4 -8 sin? (?/d) 单缝衍射 轮廓线 光栅衍射 光强曲线 sin? N2 sin2N?/sin2? 0 4 -8 -4 8 (?/d) 多光束干涉光强曲线 光栅衍射 1.3 多光束干涉 o P 焦距 f 缝平面G 观察屏 透镜L ? ? dsin? d ? （k = 0,1,2,3…） ---光栅方程 明纹条件： 光栅衍射 （1）主最大明纹的位置对称地分布在中央明纹的两侧，中央明纹光强最大；（2）在相邻的两个主最大之间，有 若干光强很小的次极大和极小，实际上在相邻的主极大之间形成一片暗区，即能获得又细又亮暗区很宽的光栅衍射条纹。 光栅衍射的谱线特点： 主极大亮纹 次极大 极小值 包络线为单缝衍射 的光强分布图 k=1 k=2 k=0 k=4 k=5 k=-1 k=-2 k=-4 k=-5 k=3 k=-3 中 央 亮 纹 k=6 k=-6 由于单缝衍射的影响，在应该出现干涉极大（亮纹）的地方，不再出现亮纹，称为缺级。 出现缺级必须满足下面两个条件： ( ) a b + sin φ λ = k 缝间光束干涉极大条件 a sin φ λ = k’ 单缝衍射极小条件 缺级条件为： ( ) a b + k a k’ = 1.4 缺级 k = 缺级： 3,6,9,... ( ) a b + k a k’ = = 3 1 若： ， k=1 k=2 k=0 k=4 k=5 k=-1 k=-2 k=-4 k=-5 k=3 k=-3 k=6 缺级 单缝衍射 第一级极 小值位置 光栅衍射 第三级极 大值位置 k=-6 判断缺级条件 思 考 光栅衍射 2. 光栅光谱 复色光照射光栅时，谱线按波长向外侧依次分开排列，形成光栅光谱。 光栅分光镜 例1： 利用一个每厘米刻有4000条缝的光栅，在白光垂直照射下，可以产生多少完整的光谱？问哪一级光谱中的哪个波长的光开始与它谱线重叠？ 解 : 设 对第k级光谱，角位置从 到 ，要产生完整的光谱，即要求 的第(k+1)级纹在 的第k级条纹之后，亦即 根据光栅方程 由 或 得 所以只有 才满足上式，所以只能产生一个完整的可见光谱，而第二级和第三级光谱即有重叠出现。 设第二级光谱中波长为 的光与第三级中紫光开始重叠，这样 二级光谱 一级光谱 三级光谱 x f 0 φ 屏 复色光 ( ) a b + sin φ λ = k = 当sin φ 1时， a b + = 1 + 10 2 5000 = 2 + 10 6 m 5.890 10 λ + sin φ ( ) a b + k = = 2 + 10 6 7 ~ ~ 3 [例2] 用每厘米有5000条的光栅，观察钠光谱线， ?=5890?。问：（1）、光线垂直入射时；（2）、 光线以30度角倾斜入射时，最多能看到几级条纹？ k有最大值。 最多能看到3级条纹。 据光栅公式 解：（1） λ = k θ ( ) a b + sin + ( ) sin φ ?=30o 在进入光栅之前有一附加光程差AB，所以： 光栅公式变为： = k θ ( ) a b + sin + ( ) sin φ λ ~ ~