5衍射偏振-精选课件(公开).ppt

4. 自然光：沿各个方向振动的强度相同，但不同方向的振动之间位相是无关的。 可沿任意两个互相垂直的方向分解、得到两线偏振光：它们振幅相等，没有确定的相位关系。 ? ? ? ? ? ? X Y 自然光的分解 5. 部分偏振光：沿各个方向振动的成分都有，沿某一方向振动的强度较大。 部分偏振光的分解 ? 部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光。它们之间没有确定的位相关系。 平行板面的光振动较强 · · §20-2 选择吸收获得线偏振光 马吕斯定律 偏振片起偏和检偏： 选择吸收 ? ? ? 偏振化方向，透振方向 电气石晶片： 一束光强为 的线偏光，透过偏振片以后，透射光强为： 马吕斯定律 自然光入射偏振片： 单位角范围的光强： *自然光入射偏振片：旋转偏振片，透过光强不变。 *圆偏振光入射偏振片：圆偏振光可以沿任意两垂直方向分解，它们的振幅相等。旋转偏振片，透过光强不变。 *部分偏振光入射偏振片：旋转偏振片，出现光强极大、极小，但不出现消光。 一块偏振片只能鉴别出线偏振光。 *椭圆偏振光入射偏振片：旋转偏振片，出现光强极大、极小，但不出现消光。 例2. 已知 以角速度 转动 自然光入射光强为 求：出射光 ? I 解： * 矩孔衍射 第19章 光波的衍射 §19-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 衍射现象: 波绕过障碍物边缘，偏离直线传播。 光的衍射不易观察到的原因是：1. 波长太短；2. 普通光源的单色性差（时间相干性差），并且是面光源（空间相干性差）。 如用激光（时间相干性好）、点光源（空间相干性好）照射，将较容易地观察到衍射现象。 干涉、衍射的本质均为波的相干叠加。 S 一 惠更斯-菲涅耳原理： 1. 次波（子波）2. 次波叠加（干涉） 菲涅耳衍射积分公式（p点的光振动）： 倾斜因子： 它说明子波为什么不会向后退。 dS 次波在p点形成的光振动： 二 衍射的分类 菲涅耳衍射：入射光为非平行光，衍射光为非平行光。 有限远 光源 障碍物 接收屏 夫朗和费衍射：入射光为平行光，衍射光为平行光。 无限远 光源 障碍物 接收屏 §19-2 单缝夫琅和费衍射 光强 * 衍射光路 光源S在透镜L1的焦距位置，接收屏在L2的焦距位置。 对于菲涅耳衍射，衍射积分没有解析解。 参考文章：“圆孔衍射光强分布的数值计算”，大学物理，2001年，20卷，第1期，P16。 菲涅耳圆孔衍射，中心光强由于圆孔半径的不同，可能是亮点或暗点。成环状衍射条纹。 1. 衍射积分法计算衍射光强 光振动的振幅： 衍射光强： 2. 振幅矢量图法 引入： 将单缝波面等分成N份，相邻两波面的光程差： 相位差： 当N趋于无穷大时，形成圆弧，O为圆心 N个振动的叠加： 弧长 为 （衍射中心）的光振动总振幅。 3. 单缝衍射因子的分析 *主极大（零级衍射亮斑）: 根据物像之间的等光程性，几何光学的象点对应光强极大。 *暗条纹中心位置满足： *次极大（高级衍射亮斑）应满足： 即： 各明纹光强比： +2.46π y y2 = ? -2.46π ? o ? 2? -? -2? y1 = tg? -1.43π +1.43π · · · · 0 · 暗纹中心： 中央明条纹的线宽度为： 其它各级明条纹的宽度为中央明条纹宽度的一半。 中央明条纹的半角宽为： 中央零级亮斑的范围： 取近似： 单缝 暗条纹在接收屏上的位置： 与波长成正比。用 表示 衍射效应的强弱。 当 ，衍射效应可忽略，波动光学近似为几何光学。 采用线光源：形成衍射条纹 可以证明，同样宽度的单缝和细丝产生的夫琅和费衍射条纹相同。利用衍射条纹可以测量细丝或单缝的宽度。 若所取θ角使分出偶数半波带： 将波面分成整数个波带，各波带面积相等，相邻波带的光程差为 ，相位差为 ，则： 则位相差为 的半波带两两叠加干涉相消，因此对应暗纹中心。 若所取θ角使分出奇数半波带： 则位相差为 的半波带两两叠加干涉相消，但最后还剩下一个半波带，因此对应明纹中心。 4. 菲涅耳半波带法 菲涅耳半波带法近似方法得到的结果：暗纹条件与菲涅耳积分方法一致，明纹条件稍有偏差。 §19-3 双缝夫琅和费衍射 单缝衍射的光强由衍射角θ确定，当衍射角确定，则衍射光在观察屏上的会聚点也确定。两单缝衍射光强相同，且光强分布重合。或者说将单缝衍射的狭缝上下平移，衍射条纹不变。 1. 衍射光强 两单缝各自的衍射光强： 两单缝衍射在 p 点的光振动： 两单缝中心到 p 点的光程。 两单缝衍射的光振动叠加： 2.衍射图样分析 结果：双缝干涉的条纹位置仍不变，只是强度受到单缝衍射的调制。------干涉光强受衍射因子的调制 强度包线