大学物理--波动光学.ppt

光的本性的争论 (a) (c) θ θ P O 2.衍射 — 对明纹光强调制 (1) 光强调制效应(见图) (2) 缺级 缺级 (b) 如 有 干涉极大 衍射极小 50. 讨论: N = 5 k = 0 k = –2 k = –1 k = – 4 k = –5 k = 2 k = 1 k = 4 k = 5 如 讨论缺级问题 缺级为 注 a. 透射光能量主要集中在中央包络线(单缝中央明纹范围)内各个主明纹上 角宽度 相邻主明纹之间为一片暗区 (含 极小和 次明纹) 线宽度 b. 其它问题 (同单缝衍射) 最大级次km , (主明纹) 斜入射 , 近似计算问题 色散 , (主) 明纹线位置, 51. 条 [例1] 用氦氖激光器发出的 的红光，垂直入射到一平面透射光栅上，测得第一级明纹出现在 的方向上，试求(1) 这一平面透 射 光栅的光栅常数d , 这意味着该光栅在 1cm 内 有多少条狭缝？ (2) 最多能看到第几级衍射明纹？ 只能看到第一级衍射明纹 分析: a. ? 5o严格计算 b. 令sin? =1可求km (取整) 52. [例2] 用每毫米有500条刻痕的衍射光栅观察（波长? = 590nm）钠光谱线，缝宽和刻痕宽度b之比为1：2.试问：(1)平行光垂直入射于光栅时最高能看到第几级光谱线, (2)观察屏上总共可能出现几条谱线？ 53. 入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成光谱. 一级光谱 二级光谱 三级光谱 *三. 衍射光谱 例如　二级光谱重叠部分光谱范围 二级光谱重叠部分: 一级光谱 二级光谱 三级光谱 连续光谱：炽热物体光谱 线状光谱：钠盐、分立明线 带状光谱：分子光谱 　衍射光谱分类 　光谱分析 　　由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量． [例2] 用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角. 第三级光谱的张角 第三级光谱所能出现的最大波长 绿光 分析: a. 光谱张角 — k一定 ?min — ? 1 ?max— ? 2 ?? b. 令如较大时，波长较长的光可能不出现， 不完整光谱 55. X射线衍射 一、X射线 1895年德国物理学家伦琴用克鲁斯克管的阴极射线作实验，偶然发现附近桌上的荧光屏上发出了光，伦琴用一张黑纸挡住管子，荧光仍存在，而用一片金属板就挡住了，他称这种射线为 X 射线。 历史上第一张X射线照片，就是伦琴拍摄他夫人手的照片。由于X射线的发现具有重大的理论意义和实用价值，伦琴于1901年获得首届诺贝尔物理学奖。 *四. X 射线衍射简介 伦琴夫人看了照片后害怕地说：这简直象魔鬼的手。 二、劳厄斑 1912年德国慕尼黑大学的实验物理学教授冯?劳厄用晶体中的衍射拍摄出X射线衍射照片。由于晶体的晶格常数约10nm，与 X 射线波长接近，衍射现象明显。 单晶片 X射线 照相底片 1912年，慕尼黑大学 劳厄、弗里得里希、克里平 划时代的实验 一箭双雕：确认X射线具有波动性 确定晶体结构的周期性 （揭开晶体结构研究序幕） 荣获1914年诺贝尔物理奖 X射线通过晶体产生衍射谱 晶体原子排列 三维光栅 将 X 射线入射到晶体点阵，晶体点阵中大量原子（离子）就成为子波波源，产生 X 射线的衍射和干涉。 布拉格公式 (? 叫做 掠射角 , 又称布拉格角) 两束散射光的光程差为 干涉加强的条件 得 世界上第一张 晶体X射线衍射谱 硫酸铜晶体 X射线衍射谱 早期的X射线衍射装置 闪锌矿的劳厄像 （劳厄等划时代论文所载） 爱因斯坦说： x 射线衍射实验是 “ 物 理 学 最 美 的 实 验 ” 设想极其巧妙； 实验简洁了当； 一举解决两个重大难题； 令人赞叹不已。 开辟了晶体结构分析，X射线光谱学， 电子衍射和中子衍射等一系列新学科，硕果累累。 9-5 光的偏振性 马吕斯定律 一. 自然光 偏振光 1.横波的偏振性 电磁波(含光波)— 横波 2.自然光 (普通光源,太阳光) 含各个方向的振动 且振幅相等—“各向同性” 58. 3