物理16光學(xué)10理學(xué)院物理系

1、11-9 衍射光柵 Grating Diffraction一、光 柵許多等寬度、等距離的狹縫排列起來形成的光學(xué)元件.光柵常數(shù)b縫寬(透光部分寬度)相鄰兩縫間距為：不透光部分寬度光柵常數(shù)：l一、光 柵主極大條紋k =0k =1k =2k =1k =3k =2k =3Pqqq二、光柵方程（主極大）明紋中心：qqlfO 對(duì)應(yīng)沿方向衍射光, 相鄰兩縫間的光程差：二、光柵方程（主極大）明紋中心： 1、條紋最高級(jí)數(shù) 2、光柵常數(shù)越小，明紋越窄，明紋間相隔越遠(yuǎn). 3、入射光波長(zhǎng)越大，明紋間相隔越遠(yuǎn). 4、光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越細(xì)(a)1條縫(f)20條縫(e)6條縫(c)3條縫(b)2條縫(d)5條縫l

2、每條單縫都產(chǎn)生同樣的單縫衍射圖樣縫與縫之間的子波干涉產(chǎn)生干涉條紋,各條紋的強(qiáng)度受單縫衍射條紋強(qiáng)度調(diào)制縫數(shù)增多,縫間干涉明紋變細(xì).縫數(shù)很多,縫間干涉形成一系列很細(xì)的干涉明紋,各明紋的強(qiáng)度受單縫衍射因素的調(diào)制.三、缺級(jí)現(xiàn)象k =0k =1k =2k =1k =3k =2k =3k =4k =4衍射對(duì)多縫干涉的影響-66543210-1-2-3-4-501-12-2-66543210-1-2-3-4-5三、缺級(jí)現(xiàn)象 時(shí)的缺級(jí)情況缺級(jí)現(xiàn)象的明紋級(jí)次缺級(jí)故,213k()0,相鄰雙縫間干涉明紋位置24350lllllllll23l45l6l6圖為 時(shí)的缺級(jí)情況單縫衍射暗紋位置213(),k三、缺級(jí)現(xiàn)象 各

3、級(jí)主極大的光強(qiáng)受到單縫衍射的調(diào)制,若P點(diǎn)的位置（由 決定）同時(shí)滿足： 則位于P點(diǎn)的第k級(jí)主極大的光強(qiáng)為零，該級(jí)主極大實(shí)際觀察不到，稱為缺級(jí)。 缺級(jí)級(jí)數(shù)： 四、衍射圖樣1）主極大則P點(diǎn)為第k級(jí)主極大。在此處形成一亮而細(xì)的條紋 條紋的形成： 光柵衍射是單縫衍射與多縫干涉的綜合結(jié)果當(dāng)P點(diǎn)的位置（由 決定）滿足光柵方程：四、衍射圖樣2）暗紋與次極大 相鄰兩主極大之間有N-1個(gè)暗紋中心，N-2個(gè)次極大，次極大的亮度比主極大小得多 條紋的形成： 光柵衍射是單縫衍射與多縫干涉的綜合結(jié)果四、衍射圖樣3）缺級(jí)若P點(diǎn)的位置（由 決定）同時(shí)滿足： 則位于P點(diǎn)的第k級(jí)主極大的光強(qiáng)為零，該級(jí)主極大實(shí)際觀察不到，稱為缺級(jí)

4、。 缺級(jí)級(jí)數(shù)： 條紋的形成： 光柵衍射是單縫衍射與多縫干涉的綜合結(jié)果五、衍射光譜24130241321302132130213 對(duì)同級(jí)明紋，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光波衍射角較大。 白光或復(fù)色光入射，高級(jí)次光譜會(huì)相互重疊。入射光為白光時(shí)，形成彩色光譜 11-10 光的偏振性 馬呂斯定律 Polarlization of Light Malus Law機(jī)械波穿過狹縫光的干涉、衍射橫波與縱波的區(qū)別光的波動(dòng)性光波是橫波光的偏振 1、自然光2)、各光矢量間無固定的相位關(guān)系 。（如太陽光、白熾燈光、氣體放電光源發(fā)光等）E橫截面光傳播方向光傳播方向在垂直于光傳播方向的任一橫截面內(nèi)，光振動(dòng)矢量 E各向出現(xiàn)概率均等各向 振

5、動(dòng)的時(shí)間平均值相等E各振動(dòng)之間無固定相位關(guān)系無1)、無論在哪一個(gè)方向上光矢量的振動(dòng)都不比 其它方向占優(yōu)勢(shì)。一、自然光、偏振光 Natural Light and Polarized Light 自然光以兩互相垂直的互為獨(dú)立的 （無確定的相位關(guān)系）振幅相等的光振動(dòng)表示 , 并各具有一半的振動(dòng)能量 .沒有優(yōu)勢(shì)方向自然光的分解二互相垂直方向是任選的 1、自然光一、自然光、偏振光 Natural Light and Polarized Light 符號(hào)表示自然光的表示符號(hào) 1、自然光一、自然光、偏振光 Natural Light and Polarized Light E光傳播方向橫截面E只沿某一方向

6、振動(dòng)在任一橫截面上 的振動(dòng)軌跡是一條方位不變的直線E在傳播過程中 振動(dòng)始終保持在一個(gè)確定的平面內(nèi)E 2、線偏振光又稱完全偏振光 平面偏振光光振動(dòng)只沿某一固定方向的光符號(hào)表示振動(dòng)面振動(dòng)面 3、部分偏振光 某一方向的光振動(dòng)比與之垂直方向上的光振動(dòng)占優(yōu)勢(shì)的光為部分偏振光 .符號(hào)表示偏振器自然光偏振器線偏振光的光學(xué)器件用來獲得（或檢查）最普通的偏振器是偏振片特殊的光學(xué)結(jié)構(gòu)方向偏振片有一個(gè)稱為偏振方向或偏振化方向只有平行于的 振動(dòng)E(或 振動(dòng)分量）E才能通過偏振片偏振方向1、起偏：從自然光獲得線偏振光 起偏器: 起偏的光學(xué)器件二、起偏和檢偏 Polarize and Analyze 2、檢偏：檢查入射光的偏振性 將待檢查的入射光垂直入射偏振片，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，觀察光強(qiáng)的變化，確定光的偏振性。AB起偏方向檢偏器自然光線偏振光部分偏振光亮度不變最亮 到 全暗亮度變化，但不全暗線偏振光自然光線偏振光線偏振光PA偏振片BP偏振片起偏方向起偏方向入射自然光光強(qiáng)oI出射線偏振光光強(qiáng)I 2oIoII I0入射線偏振光光強(qiáng)I0I起偏過程（起偏）檢偏過程（檢偏）出射線偏振光光強(qiáng)aMMNNINNBP向起方偏A將 分