劈尖劈尖干涉課件

第十一章波動光學(xué)第十一章波動光學(xué)第十一章波動光學(xué)第十一章波動光學(xué)11.

了解光的相干性，掌握雙縫干涉、洛埃鏡實(shí)驗(yàn)和 薄膜干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生條件和計(jì)算方法。2.

理解惠更斯-菲涅耳原理，掌握單縫衍射、光柵衍 射和X射線衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和計(jì)算方法。

3.了解光的偏振和物質(zhì)的旋光現(xiàn)象，掌握馬呂斯定 律的應(yīng)用和物質(zhì)旋光度的測量方法。教學(xué)基本要求第十一章波動光學(xué)1.了解光的相干性，掌握雙縫干涉、洛埃鏡實(shí)驗(yàn)和 薄膜2一光是一種電磁波平面電磁波方程真空中的光速可見光的范圍

光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼視覺和底片感光上起主要作用.第一節(jié)光的干涉一光是一種電磁波平面電磁波方程真空中的光速3P21二相干光普通光源發(fā)光特點(diǎn)：原子發(fā)光是斷續(xù)的，每次發(fā)光形成一長度有限的波列,各原子各次發(fā)光相互獨(dú)立，各波列互不相干.1）普通光源的發(fā)光機(jī)制原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射第一節(jié)光的干涉P21二相干光普通光源發(fā)光特點(diǎn)：42）相干光的產(chǎn)生波陣面分割法*光源振幅分割法第一節(jié)光的干涉2）相干光的產(chǎn)生波陣面分割法*光源振幅分割法第一節(jié)光的5減弱加強(qiáng)暗紋明紋三楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)第一節(jié)光的干涉p）減弱加強(qiáng)暗紋明紋三楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)第一節(jié)光的6討論2)條紋間距明暗條紋的位置1)

白光照射時，出現(xiàn)彩色條紋暗紋明紋3）條紋間距

的關(guān)系第一節(jié)光的干涉討論2)條紋間距明暗條紋的位置1)白光照射時，出現(xiàn)彩色7一定時，若變化，則將怎樣變化？1）第一節(jié)光的干涉一定時，若變化，則82）

條紋間距與的關(guān)系如何？一定時，第一節(jié)光的干涉2）條9四洛埃鏡實(shí)驗(yàn)

半波損失：光從光速較大的介質(zhì)射向光速較小的介質(zhì)時反射光的相位較之入射光的相位躍變了，相當(dāng)于反射光與入射光之間附加了半個波長的波程差，稱為半波損失.EL第一節(jié)光的干涉M四洛埃鏡實(shí)驗(yàn)半波損失：光從光速較10

例1以單色光照射到相距為0.2mm的雙縫上,雙縫與屏幕的垂直距離為1m.(1)從第一級明紋到同側(cè)的第四級明紋的距離為7.5mm,求單色光的波長;(2)若入射光的波長為600nm,求相鄰兩明紋間的距離.解（1）（2）第一節(jié)光的干涉例1以單色光照射到相距為0.2mm的雙縫11C解計(jì)算波程差BA12,求第一次測到極大時，射電星的方位與湖面所成的角.如圖離湖面處有一電磁波接收器位于C，當(dāng)一射電星從地平面漸漸升起時，接收器斷續(xù)接收到一系列極大值.已知射電星發(fā)射的電磁波波長為例2

射電信號的接收第一節(jié)光的干涉C解計(jì)算波程差BA1212取

極大時考慮半波損失時，附加波程差取均可，符號不同，取值不同，對問題實(shí)質(zhì)無影響.注意ACB12第一節(jié)光的干涉取極大時考慮半波損失時，附加波程差取13加強(qiáng)減弱PLDC34E5A1B2五薄膜干涉第一節(jié)光的干涉光程差的討論*P*光程差相位差波程差

加強(qiáng)減弱PLDC34E5A1B2五薄膜干涉第一節(jié)14AB透鏡不引起附加的光程差A(yù)B焦平面第一節(jié)光的干涉AB透鏡不引起附加的光程差A(yù)B焦平面第一節(jié)光的干涉15當(dāng)光線垂直入射時當(dāng)時當(dāng)時第一節(jié)光的干涉當(dāng)光線垂直入射時當(dāng)16解(1)例3

一油輪漏出的油(折射率=1.20)污染了某海域,在海水(=1.30)表面形成一層薄薄的油污.(1)如果太陽正位于海域上空,一直升飛機(jī)的駕駛員從機(jī)上向下觀察,他所正對的油層厚度為460nm,則他將觀察到油層呈什么顏色?(2)如果一潛水員潛入該區(qū)域水下,又將看到油層呈什么顏色?綠色第一節(jié)光的干涉解(1)例3一油輪漏出的油(折射率17(2)透射光的光程差紅光紫光紫紅色第一節(jié)光的干涉(2)透射光的光程差紅光紫光紫紅色第一節(jié)光的干涉18

應(yīng)用一：增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光學(xué)器件的透光率.?。ㄔ鰪?qiáng)）氟化鎂為增透膜例4

為了增加透射率,求氟化鎂膜的最小厚度.已知空氣,氟化鎂,減弱解

則23玻璃第一節(jié)光的干涉應(yīng)用一：增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光學(xué)器件的透19SM劈尖角明紋暗紋第一節(jié)光的干涉應(yīng)用二：劈尖SM劈尖角明紋暗紋第一節(jié)光的干涉應(yīng)用二：劈尖20劈尖干涉（明紋）（暗紋）討論1）劈尖為暗紋.第一節(jié)光的干涉劈尖干涉（明紋）（暗紋）討論1）劈尖為暗紋.213）條紋間距（明紋或暗紋）2）相鄰明紋（暗紋）間的厚度差劈尖干涉第一節(jié)光的干涉3）條紋間距（明紋或暗紋）2）相鄰明紋（暗紋）間的厚度差劈尖22每一條紋對應(yīng)劈尖內(nèi)的一個厚度，當(dāng)此厚度位置改變時，對應(yīng)的條紋隨之移動.

4）干涉條紋的移動第一節(jié)光的干涉每一條4）干涉條紋的移動第一節(jié)光的干涉23

例1有一玻璃劈尖,放在空氣中,劈尖夾角,用波長的單色光垂直入射時,測得干涉條紋的寬度,求這玻璃的折射率.解第一節(jié)光的干涉例1有一玻璃劈尖,242）測膜厚1）干涉膨脹儀劈尖干涉的應(yīng)用第一節(jié)光的干涉2）測膜厚1）干涉膨脹儀劈尖干涉的應(yīng)用第一節(jié)光25空氣3）檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的平整度4）測細(xì)絲的直徑第一節(jié)光的干涉空氣3）檢驗(yàn)光學(xué)元件26圓孔單縫**第二節(jié)光的衍射一光的衍射現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理(一)光的衍射現(xiàn)象圓孔單縫**第二節(jié)光的衍射一光的衍射現(xiàn)象惠更斯27(二)惠更斯—菲涅爾原理：波陣面上面元(子波波源)菲涅爾指出衍射圖中的強(qiáng)度分布是因?yàn)檠苌鋾r，波場中各點(diǎn)的強(qiáng)度由各子波在該點(diǎn)的相干疊加決定.

點(diǎn)振動是各子波在此產(chǎn)生的振動的疊加.子波在點(diǎn)引起的振動振幅并與有關(guān).：時刻波陣面*第二節(jié)光的衍射(二)惠更斯—菲涅爾原理：波陣面上面元菲涅爾28(三)菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射夫瑯禾費(fèi)衍射光源、屏與縫相距無限遠(yuǎn)縫在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射菲涅爾衍射縫光源、屏與縫相距有限遠(yuǎn)第二節(jié)光的衍射(三)菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射夫瑯禾費(fèi)衍射光源29（介于明暗之間）（個半波帶）干涉相消（暗紋）個半波帶干涉加強(qiáng)（明紋）個半波帶中央明紋中心第二節(jié)光的衍射二單縫衍射（介于明暗之間）（個半波帶）干涉相消（暗紋30當(dāng)較小時，第二節(jié)光的衍射當(dāng)較小時，第二節(jié)光的衍射31

例1

設(shè)有一單色平面波斜射到寬度為的單縫上（如圖），求各級暗紋的衍射角.解由暗紋條件第二節(jié)光的衍射例1設(shè)有一單色平面波斜射到寬度為32三衍射光柵許多等寬度、等距離的狹縫排列起來形成的光學(xué)元件.衍射角第二節(jié)光的衍射三衍射光柵許多等寬度、等距離的狹縫排列起來形成的光學(xué)元33明紋位置相鄰兩縫間的光程差：光柵衍射條紋的形成光柵的衍射條紋是衍射和干涉的總效果光柵常數(shù)：光柵常數(shù)衍射角：透光部分的寬度：不透光部分的寬度第二節(jié)光的衍射明紋位置相鄰兩縫間的光程差：光柵衍射條紋的形成34條紋最高級數(shù)討論光強(qiáng)分布第二節(jié)光的衍射條紋最高級數(shù)討論光強(qiáng)分布第二節(jié)光的衍射351條縫20條縫3條縫5條縫光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越亮.亮紋的光強(qiáng)：單縫光強(qiáng)）（：狹縫數(shù)，第二節(jié)光的衍射1條縫20條縫3條縫5條縫光柵中狹縫條36一定，減少，增大．一定，

增大，

增大．光柵常數(shù)越小，明紋越窄，明紋間相隔越遠(yuǎn)入射光波長越大，明紋間相隔越遠(yuǎn)第二節(jié)光的衍射一定，減少，增大．一定，增37入射光為白光時，不同，不同，按波長分開形成光譜.一級光譜二級光譜三級光譜衍射光譜第二節(jié)光的衍射入射光為白光時，不同，不同，按波長分開形成光譜.一級光譜38例如二級光譜重疊部分光譜范圍二級光譜重疊部分:一級光譜二級光譜三級光譜第二節(jié)光的衍射例如二級光譜重疊部分光譜范圍二級光譜重疊部分:一級光譜二級39連續(xù)光譜：熾熱物體光譜線狀光譜：鈉鹽、分立明線帶狀光譜：分子光譜衍射光譜分類光譜分析由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光譜，所以由譜線的成分，可分析出發(fā)光物質(zhì)所含的元素或化合物；還可從譜線的強(qiáng)度定量分析出元素的含量．第二節(jié)光的衍射連續(xù)光譜：熾熱物體光譜衍射光譜分類光譜分析由于不同元40

例1用白光垂直照射在每厘米有6500條刻痕的平面光柵上，求第三級光譜的張角.解紅光第三級光譜的張角第三級光譜所能出現(xiàn)的最大波長綠光紫光不可見第二節(jié)光的衍射例1用白光垂直照射在每厘米有6500條刻41

例2試設(shè)計(jì)一個平面透射光柵的光柵常數(shù)，使得該光柵能將某種光的第一級衍射光譜展開角的范圍．設(shè)該光的波長范圍為．解每厘米大約有條刻痕第二節(jié)光的衍射例2試設(shè)計(jì)一個平面透射光柵的光柵常數(shù)，使解每厘米大約有421885年倫琴發(fā)現(xiàn)了穿透性很強(qiáng)的射線稱Ｘ射線．勞厄斑點(diǎn)鉛板單晶片照像底片單晶片的衍射1912年勞厄?qū)嶒?yàn)X射線冷卻水<第二節(jié)光的衍射五X射線的衍射1885年倫琴發(fā)現(xiàn)了穿透性很強(qiáng)的射線稱Ｘ射線．勞厄43布拉格反射入射波散射波

1913年英國布喇格父子提出了一種解釋Ｘ射線衍射的方法，給出了定量結(jié)果，并于1915年榮獲物理學(xué)諾貝爾獎．掠射角晶格常數(shù)相鄰兩個晶面反射的兩X射線干涉加強(qiáng)的條件布喇格公式第二節(jié)光的衍射布拉格反射入射波散射波1913年英國44用途測量射線的波長研究X射線譜，進(jìn)而研究原子結(jié)構(gòu)；研究晶體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步研究材料性能.例如對大分子DNA晶體的成千張的X射線衍射照片的分析，顯示出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu).DNA晶體的X衍射照片DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)布拉格公式第二節(jié)光的衍射用途測量射線的波長研究X射線譜，進(jìn)而研究原子結(jié)構(gòu)45光的波動性光的干涉、衍射.光波是橫波光的偏振.機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別機(jī)械波穿過狹縫第三節(jié)光的偏振一光的偏振性光的波動性光的干涉、衍射.46(一)

自然光偏振光

自然光：一般光源發(fā)出的光中，包含著各個方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（軸對稱）這樣的光叫自然光.

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）振幅相等的光振動表示,并各具有一半的振動能量.符號表示注意各光矢量間無固定的相位關(guān)系.

二互相垂直方向是任選的.第三節(jié)光的偏振(一)自然光偏振光自然光：一般光源發(fā)出的光47

偏振光（線偏振光）符號表示

部分偏振光：某一方向的光振動比與之垂直方向上的光振動占優(yōu)勢的光為部分偏振光.符號表示光振動只沿某一固定方向的光.振動面第三節(jié)光的偏振偏振光（線偏振光）符號表示部分偏振光：某48

起偏(二)

偏振片起偏與檢偏

二向色性:某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動,而只讓與這個方向垂直的光振動通過,這種性質(zhì)稱二向色性.

偏振片：涂有二向色性材料的透明薄片.

偏振化方向：當(dāng)自然光照射在偏振片上時，它只讓某一特定方向的光通過，這個方向叫此偏振片的偏振化方向.偏振化方向起偏器第三節(jié)光的偏振起偏(二)偏振片起偏與檢偏二向色性49檢偏器

檢偏起偏器第三節(jié)光的偏振檢偏器檢偏起偏器第三節(jié)光的偏振50NM二馬呂斯定律（1880年）檢偏器起偏器NM馬呂斯定律強(qiáng)度為的偏振光通過檢偏振器后,出射光的強(qiáng)度為第三節(jié)光的偏振NM二馬呂斯定律（1880年）檢偏器起偏器NM51例1有兩個偏振片,一個用作起偏器,一個用作檢偏器.當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為時,一束單色自然光穿過它們,出射光強(qiáng)為;當(dāng)它們偏振化方向間的夾角為時,另一束單色自然光穿過它們,出射光強(qiáng)為,且.求兩束單色自然光的強(qiáng)度之比.解設(shè)兩束單色自然光的強(qiáng)度分別為和.經(jīng)過起偏器后光強(qiáng)分別為和.經(jīng)過檢偏器后第三節(jié)光的偏振例1有兩個偏振片,一個用作起偏器,52在兩塊正交偏振片之間插入另一塊偏振片，光強(qiáng)為的自然光垂直入射于偏振片，討論轉(zhuǎn)動透過的光強(qiáng)與轉(zhuǎn)角的關(guān)系.討論第三節(jié)光的偏振在兩塊正交偏振片53若

在間變化，如何變化？第三節(jié)光的偏振若在間變54

(一)旋光現(xiàn)象偏振光通過某些物質(zhì)后，其振動面將以光的傳播方向?yàn)檩S線轉(zhuǎn)過一定的角度.旋光物質(zhì)能產(chǎn)生旋光現(xiàn)象的物質(zhì).（如石英晶體、糖溶液、酒石酸溶液等）四物質(zhì)的旋光性第三節(jié)光的偏振

1）右旋物質(zhì)面對著光源觀察，使光振動面的旋轉(zhuǎn)為順時針的旋光物質(zhì).（如葡萄糖溶液）

2）左旋物質(zhì)面對著光源觀察，使光振動面的旋轉(zhuǎn)為逆時針的旋光物質(zhì).（如蔗糖溶液）(一)旋光現(xiàn)象偏振光通過某些物質(zhì)后，其振55第三節(jié)光的偏振(二)

旋光計(jì)觀察偏振光振動面旋轉(zhuǎn)的儀器.起偏器，檢偏器，盛有液體旋光物質(zhì)的管子.設(shè)為偏振光通過旋光物質(zhì)后振動面所轉(zhuǎn)過的角度溶液旋光性物質(zhì)（一定）為旋光物質(zhì)的濃度為旋光物質(zhì)的透光長度為一與旋光物質(zhì)有關(guān)的常量第三節(jié)光的偏振(二)旋光計(jì)觀察偏振光振動面旋轉(zhuǎn)的儀56固體旋光物質(zhì)為一與旋光物質(zhì)及入射光的波長有關(guān)的有關(guān)的常量第三節(jié)光的偏振外加磁感強(qiáng)度為的磁場,使某些不具旋光性的物質(zhì)產(chǎn)生旋光現(xiàn)象.磁致旋光效應(yīng)叫韋爾代常量固體旋光物質(zhì)為一與旋光物質(zhì)及入射光的波長有關(guān)57第十一章波動光學(xué)第十一章波動光學(xué)第十一章波動光學(xué)第十一章波動光學(xué)581.

了解光的相干性，掌握雙縫干涉、洛埃鏡實(shí)驗(yàn)和 薄膜干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生條件和計(jì)算方法。2.

理解惠更斯-菲涅耳原理，掌握單縫衍射、光柵衍 射和X射線衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和計(jì)算方法。

3.了解光的偏振和物質(zhì)的旋光現(xiàn)象，掌握馬呂斯定 律的應(yīng)用和物質(zhì)旋光度的測量方法。教學(xué)基本要求第十一章波動光學(xué)1.了解光的相干性，掌握雙縫干涉、洛埃鏡實(shí)驗(yàn)和 薄膜59一光是一種電磁波平面電磁波方程真空中的光速可見光的范圍

光矢量用矢量表示光矢量,它在引起人眼視覺和底片感光上起主要作用.第一節(jié)光的干涉一光是一種電磁波平面電磁波方程真空中的光速60P21二相干光普通光源發(fā)光特點(diǎn)：原子發(fā)光是斷續(xù)的，每次發(fā)光形成一長度有限的波列,各原子各次發(fā)光相互獨(dú)立，各波列互不相干.1）普通光源的發(fā)光機(jī)制原子能級及發(fā)光躍遷基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷自發(fā)輻射第一節(jié)光的干涉P21二相干光普通光源發(fā)光特點(diǎn)：612）相干光的產(chǎn)生波陣面分割法*光源振幅分割法第一節(jié)光的干涉2）相干光的產(chǎn)生波陣面分割法*光源振幅分割法第一節(jié)光的62減弱加強(qiáng)暗紋明紋三楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)第一節(jié)光的干涉p）減弱加強(qiáng)暗紋明紋三楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)第一節(jié)光的63討論2)條紋間距明暗條紋的位置1)

白光照射時，出現(xiàn)彩色條紋暗紋明紋3）條紋間距

的關(guān)系第一節(jié)光的干涉討論2)條紋間距明暗條紋的位置1)白光照射時，出現(xiàn)彩色64一定時，若變化，則將怎樣變化？1）第一節(jié)光的干涉一定時，若變化，則652）

條紋間距與的關(guān)系如何？一定時，第一節(jié)光的干涉2）條66四洛埃鏡實(shí)驗(yàn)

半波損失：光從光速較大的介質(zhì)射向光速較小的介質(zhì)時反射光的相位較之入射光的相位躍變了，相當(dāng)于反射光與入射光之間附加了半個波長的波程差，稱為半波損失.EL第一節(jié)光的干涉M四洛埃鏡實(shí)驗(yàn)半波損失：光從光速較67

例1以單色光照射到相距為0.2mm的雙縫上,雙縫與屏幕的垂直距離為1m.(1)從第一級明紋到同側(cè)的第四級明紋的距離為7.5mm,求單色光的波長;(2)若入射光的波長為600nm,求相鄰兩明紋間的距離.解（1）（2）第一節(jié)光的干涉例1以單色光照射到相距為0.2mm的雙縫68C解計(jì)算波程差BA12,求第一次測到極大時，射電星的方位與湖面所成的角.如圖離湖面處有一電磁波接收器位于C，當(dāng)一射電星從地平面漸漸升起時，接收器斷續(xù)接收到一系列極大值.已知射電星發(fā)射的電磁波波長為例2

射電信號的接收第一節(jié)光的干涉C解計(jì)算波程差BA1269取

極大時考慮半波損失時，附加波程差取均可，符號不同，取值不同，對問題實(shí)質(zhì)無影響.注意ACB12第一節(jié)光的干涉取極大時考慮半波損失時，附加波程差取70加強(qiáng)減弱PLDC34E5A1B2五薄膜干涉第一節(jié)光的干涉光程差的討論*P*光程差相位差波程差

加強(qiáng)減弱PLDC34E5A1B2五薄膜干涉第一節(jié)71AB透鏡不引起附加的光程差A(yù)B焦平面第一節(jié)光的干涉AB透鏡不引起附加的光程差A(yù)B焦平面第一節(jié)光的干涉72當(dāng)光線垂直入射時當(dāng)時當(dāng)時第一節(jié)光的干涉當(dāng)光線垂直入射時當(dāng)73解(1)例3

一油輪漏出的油(折射率=1.20)污染了某海域,在海水(=1.30)表面形成一層薄薄的油污.(1)如果太陽正位于海域上空,一直升飛機(jī)的駕駛員從機(jī)上向下觀察,他所正對的油層厚度為460nm,則他將觀察到油層呈什么顏色?(2)如果一潛水員潛入該區(qū)域水下,又將看到油層呈什么顏色?綠色第一節(jié)光的干涉解(1)例3一油輪漏出的油(折射率74(2)透射光的光程差紅光紫光紫紅色第一節(jié)光的干涉(2)透射光的光程差紅光紫光紫紅色第一節(jié)光的干涉75

應(yīng)用一：增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光學(xué)器件的透光率.?。ㄔ鰪?qiáng)）氟化鎂為增透膜例4

為了增加透射率,求氟化鎂膜的最小厚度.已知空氣,氟化鎂,減弱解

則23玻璃第一節(jié)光的干涉應(yīng)用一：增透膜和增反膜利用薄膜干涉可以提高光學(xué)器件的透76SM劈尖角明紋暗紋第一節(jié)光的干涉應(yīng)用二：劈尖SM劈尖角明紋暗紋第一節(jié)光的干涉應(yīng)用二：劈尖77劈尖干涉（明紋）（暗紋）討論1）劈尖為暗紋.第一節(jié)光的干涉劈尖干涉（明紋）（暗紋）討論1）劈尖為暗紋.783）條紋間距（明紋或暗紋）2）相鄰明紋（暗紋）間的厚度差劈尖干涉第一節(jié)光的干涉3）條紋間距（明紋或暗紋）2）相鄰明紋（暗紋）間的厚度差劈尖79每一條紋對應(yīng)劈尖內(nèi)的一個厚度，當(dāng)此厚度位置改變時，對應(yīng)的條紋隨之移動.

4）干涉條紋的移動第一節(jié)光的干涉每一條4）干涉條紋的移動第一節(jié)光的干涉80

例1有一玻璃劈尖,放在空氣中,劈尖夾角,用波長的單色光垂直入射時,測得干涉條紋的寬度,求這玻璃的折射率.解第一節(jié)光的干涉例1有一玻璃劈尖,812）測膜厚1）干涉膨脹儀劈尖干涉的應(yīng)用第一節(jié)光的干涉2）測膜厚1）干涉膨脹儀劈尖干涉的應(yīng)用第一節(jié)光82空氣3）檢驗(yàn)光學(xué)元件表面的平整度4）測細(xì)絲的直徑第一節(jié)光的干涉空氣3）檢驗(yàn)光學(xué)元件83圓孔單縫**第二節(jié)光的衍射一光的衍射現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理(一)光的衍射現(xiàn)象圓孔單縫**第二節(jié)光的衍射一光的衍射現(xiàn)象惠更斯84(二)惠更斯—菲涅爾原理：波陣面上面元(子波波源)菲涅爾指出衍射圖中的強(qiáng)度分布是因?yàn)檠苌鋾r，波場中各點(diǎn)的強(qiáng)度由各子波在該點(diǎn)的相干疊加決定.

點(diǎn)振動是各子波在此產(chǎn)生的振動的疊加.子波在點(diǎn)引起的振動振幅并與有關(guān).：時刻波陣面*第二節(jié)光的衍射(二)惠更斯—菲涅爾原理：波陣面上面元菲涅爾85(三)菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射夫瑯禾費(fèi)衍射光源、屏與縫相距無限遠(yuǎn)縫在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射菲涅爾衍射縫光源、屏與縫相距有限遠(yuǎn)第二節(jié)光的衍射(三)菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射夫瑯禾費(fèi)衍射光源86（介于明暗之間）（個半波帶）干涉相消（暗紋）個半波帶干涉加強(qiáng)（明紋）個半波帶中央明紋中心第二節(jié)光的衍射二單縫衍射（介于明暗之間）（個半波帶）干涉相消（暗紋87當(dāng)較小時，第二節(jié)光的衍射當(dāng)較小時，第二節(jié)光的衍射88

例1

設(shè)有一單色平面波斜射到寬度為的單縫上（如圖），求各級暗紋的衍射角.解由暗紋條件第二節(jié)光的衍射例1設(shè)有一單色平面波斜射到寬度為89三衍射光柵許多等寬度、等距離的狹縫排列起來形成的光學(xué)元件.衍射角第二節(jié)光的衍射三衍射光柵許多等寬度、等距離的狹縫排列起來形成的光學(xué)元90明紋位置相鄰兩縫間的光程差：光柵衍射條紋的形成光柵的衍射條紋是衍射和干涉的總效果光柵常數(shù)：光柵常數(shù)衍射角：透光部分的寬度：不透光部分的寬度第二節(jié)光的衍射明紋位置相鄰兩縫間的光程差：光柵衍射條紋的形成91條紋最高級數(shù)討論光強(qiáng)分布第二節(jié)光的衍射條紋最高級數(shù)討論光強(qiáng)分布第二節(jié)光的衍射921條縫20條縫3條縫5條縫光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越亮.亮紋的光強(qiáng)：單縫光強(qiáng)）（：狹縫數(shù)，第二節(jié)光的衍射1條縫20條縫3條縫5條縫光柵中狹縫條93一定，減少，增大．一定，

增大，

增大．光柵常數(shù)越小，明紋越窄，明紋間相隔越遠(yuǎn)入射光波長越大，明紋間相隔越遠(yuǎn)第二節(jié)光的衍射一定，減少，增大．一定，增94入射光為白光時，不同，不同，按波長分開形成光譜.一級光譜二級光譜三級光譜衍射光譜第二節(jié)光的衍射入射光為白光時，不同，不同，按波長分開形成光譜.一級光譜95例如二級光譜重疊部分光譜范圍二級光譜重疊部分:一級光譜二級光譜三級光譜第二節(jié)光的衍射例如二級光譜重疊部分光譜范圍二級光譜重疊部分:一級光譜二級96連續(xù)光譜：熾熱物體光譜線狀光譜：鈉鹽、分立明線帶狀光譜：分子光譜衍射光譜分類光譜分析由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光譜，所以由譜線的成分，可分析出發(fā)光物質(zhì)所含的元素或化合物；還可從譜線的強(qiáng)度定量分析出元素的含量．第二節(jié)光的衍射連續(xù)光譜：熾熱物體光譜衍射光譜分類光譜分析由于不同元97

例1用白光垂直照射在每厘米有6500條刻痕的平面光柵上，求第三級光譜的張角.解紅光第三級光譜的張角第三級光譜所能出現(xiàn)的最大波長綠光紫光不可見第二節(jié)光的衍射例1用白光垂直照射在每厘米有6500條刻98

例2試設(shè)計(jì)一個平面透射光柵的光柵常數(shù)，使得該光柵能將某種光的第一級衍射光譜展開角的范圍．設(shè)該光的波長范圍為．解每厘米大約有條刻痕第二節(jié)光的衍射例2試設(shè)計(jì)一個平面透射光柵的光柵常數(shù)，使解每厘米大約有991885年倫琴發(fā)現(xiàn)了穿透性很強(qiáng)的射線稱Ｘ射線．勞厄斑點(diǎn)鉛板單晶片照像底片單晶片的衍射1912年勞厄?qū)嶒?yàn)X射線冷卻水<第二節(jié)光的衍射五X射線的衍射1885年倫琴發(fā)現(xiàn)了穿透性很強(qiáng)的射線稱Ｘ射線．勞厄100布拉格反射入射波散射波

1913年英國布喇格父子提出了一種解釋Ｘ射線衍射的方法，給出了定量結(jié)果，并于1915年榮獲物理學(xué)諾貝爾獎．掠射角晶格常數(shù)相鄰兩個晶面反射的兩X射線干涉加強(qiáng)的條件布喇格公式第二節(jié)光的衍射布拉格反射入射波散射波1913年英國101用途測量射線的波長研究X射線譜，進(jìn)而研究原子結(jié)構(gòu)；研究晶體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步研究材料性能.例如對大分子DNA晶體的成千張的X射線衍射照片的分析，顯示出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu).DNA晶體的X衍射照片DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)布拉格公式第二節(jié)光的衍射用途測量射線的波長研究X射線譜，進(jìn)而研究原子結(jié)構(gòu)102光的波動性光的干涉、衍射.光波是橫波光的偏振.機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別機(jī)械波穿過狹縫第三節(jié)光的偏振一光的偏振性光的波動性光的干涉、衍射.103(一)

自然光偏振光

自然光：一般光源發(fā)出的光中，包含著各個方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（軸對稱）這樣的光叫自然光.

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）振幅相等的光振動表示,并各具有一半的振動能量.符號表示注意各光矢量間無固定的相位關(guān)系.

二互相垂直方向是任選的.第三節(jié)光的偏振(一)自然光偏振光自然光：一般光源發(fā)出的光104

偏振光（線偏振光）符號表示

部分偏振光：某一方向的光振動比與之垂直方向上的光振動占優(yōu)勢的光為部分偏振光.符號表示光振動只沿某一固定方向的光.振動面第三節(jié)光的偏振偏振光（線偏振光）符號表示部分偏振光：某105

起偏(二)

偏振片起偏與檢偏

二向色性:某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動,而只讓與這