光的干涉詳細(xì)版課件

光的干涉（Interferenceoflight）§15-1光源的發(fā)光特性一.光源光源的最基本發(fā)光單元是分子、原子。

=(E2-E1)/hE1E2能級(jí)躍遷輻射波列波列長L=

c1.普通光源：自發(fā)輻射獨(dú)立(不同原子發(fā)的光)··獨(dú)立(同一原子先后發(fā)的光)2.激光光源：受激輻射

=(E2-E1)/hE1E2

完全一樣(頻率,相位,振動(dòng)方向,傳播方向均分別相同。)二.光的相干性

1.兩列光波的疊加(只討論電振動(dòng))p···12r1r2P:

1

2

E0E10E20

非相干光源

I=I1

+I2—非相干疊加

完全相干光源2、相干條件：A、頻率相同；B、振動(dòng)方向相同；C、相位相同或相位差恒定。滿足相干條件的兩光源稱為相干光源。對(duì)相干光源：（1）.

光強(qiáng)公式若I1=I2

=I0

,光強(qiáng)曲線I0

2

-2

4

-4

k012-1-24I0x0x1x2x

-2x-1sin

0

/d-

/d-2

/d2

/d討論：相長干涉（明）

(k=0,1,2,3…)相消干涉（暗）

(k=0,1,2,3…)

3.條紋襯比度（對(duì)比度，反襯度）相干明暗條紋的條件4.普通光源獲得相干光的途徑pS

*分波面法分振幅法·p薄膜S

*Io

2

-2

4

-4

4I1襯比度好(V

=1)

振幅比決定襯比度的因素：

光源的寬度

光源的單色性襯比度差(V

<1)IImaxImino

2

2

4

-4

§15-2雙縫干涉一.雙縫干涉單色光入射d>>λ，D>>d(d

10–

4m,D

m)波程差：明紋暗紋xp·r1

r2

xDod（2）明暗中心的條件：X(3)條紋寬度：±1級(jí)暗紋中心之間的距離稱為中央明紋的寬度；兩相鄰的暗（明）紋中心之間的距離稱為明（暗）紋的寬度。容易證明：在θ不太大的情況下，其條紋是等寬的。條紋寬度（4）影響條紋寬度的因素問題：裝置放入水中條紋寬度如何變化？（5）對(duì)復(fù)色光：中央明紋仍為復(fù)色；其它同一級(jí)條紋由內(nèi)到外按波長從短到長排列;不同的級(jí)條紋有重疊。

一定時(shí)，若變化，則將怎樣變化？

條紋間距與的關(guān)系如何？

一定時(shí)，例1：如圖所示在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，單色光源S0到兩縫S1和S2的距離分別是L1和L2，L1-L2=3λ,雙縫間距是d,縫到屏的距離是D，求中央明紋離正常情況下的距離及條紋間距。設(shè)兩縫到P點(diǎn)的距離分別是r1和r2，則有：r1r2§15-3光程一.光程、光程差真空中··dabλ

媒質(zhì)中··abndλn媒質(zhì)

n─媒質(zhì)中波長光程:L=nd

─真空中波長引入光程的意義：將光在不同介質(zhì)中傳播的距離折合到真空中，使相應(yīng)的計(jì)算變得簡單?！璶1n2nmd1d2dm

光程差

=L2-L1例:·S1S2r1r2dnpP:

說明：使用透鏡不產(chǎn)生附加光程差相位差和光程差的關(guān)系：光程

L=

(nidi

)S

acb··S物點(diǎn)到象點(diǎn)各光線之間的光程差為零。復(fù)習(xí)一、相干現(xiàn)象、相干條件和相干光A、頻率相同；B、振動(dòng)方向相同；C、位相相同或位相差恒定。二、相干明暗條紋的條件加強(qiáng)：減弱：三、普通光源獲得相干光的途徑A、分波面法B、分振幅法；四、楊氏雙縫干涉A、明暗紋中心的條件XB、條紋特征條紋等寬：五、光程光程差光程

L=

(nidi

)光程差

δ=L2-L1相位差和光程差的關(guān)系：作業(yè)：24-1、24-2、24-4、24-11、24-12?！?5-4薄膜干涉（一）——等傾條紋一.點(diǎn)光源照明時(shí)的干涉條紋LfPo

r環(huán)Ben

n

n>n

i

rA

CD··21Siii光束1、2的光程差：得·

··討論：1、當(dāng)入射角i=0時(shí)：明紋暗紋=明紋暗紋2、半波損失的條件光從光疏媒質(zhì)到光密媒質(zhì)界面反射時(shí)，反射光和入射光之間有相位π的突變。則無半波損失，否則有半波損失。對(duì)反射光的干涉：若：對(duì)透射光的干涉，產(chǎn)生半波損失的條件與上相反。3、透射光的干涉二.面光源照明時(shí),干涉條紋的分析iPifor環(huán)en

n

n>n

面光源···只要入射角i相同，都將匯聚在同一個(gè)干涉環(huán)上（非相干疊加）?；蛎骷y暗紋三.應(yīng)用：增透(射)膜和增反射膜傾角i相同的光線對(duì)應(yīng)同一條干涉條紋—等傾條紋。

形狀:條紋特點(diǎn):一系列同心圓環(huán)r環(huán)=ftgi條紋間隔分布:內(nèi)疏外密條紋級(jí)次分布:e一定時(shí)，波長對(duì)條紋的影響:膜厚變化時(shí),條紋的移動(dòng)：LfPoBen

n

n>n

i

rA

CD··21Siii·

··例：一油輪漏的油（n2=1.20）污染了某海域，在海水（n3=1.30）的表面形成了一層厚度是460nm的薄膜，問若從其上空呈600俯角觀察，油膜呈何顏色；而潛水員以同樣仰角觀察，油膜又呈何顏色？解：由圖可得：反射光的光程差為：∵反射光加強(qiáng)（不可見）（綠色）（不可見）為什么沒有半波損失？由圖可得：透射光的光程差為：∵透射光加強(qiáng)（不可見）（不可見）（黃色）即潛水員觀察到的油膜呈黃色。問題：此處為何有半波損失？例：在折射率n3=1.52的照相機(jī)鏡頭表面涂有一層折射率n2=1.38的MgF2增透膜，若此膜僅適用于波長λ=550nm的光，則此膜的最小厚度是多少？解：從圖中可見：入射角為00求透射光增強(qiáng)，即反射光減弱，因此有：§15-5薄膜干涉(二)——等厚條紋一.劈尖（劈形膜）夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜

e

n

n

n·A反射光2反射光1單色平行光(設(shè)n>n

)·S121、2兩束反射光來自同一束入射光，它們可以產(chǎn)生干涉。實(shí)際應(yīng)用中,大都是平行光垂直入射到劈尖上。

e

n

n

n·A反射光2反射光1(設(shè)n>n

)A:1、2的光程差明紋：暗紋：光程差可簡化為圖示情況計(jì)算?？紤]到劈尖夾角極小,反射光1、2在膜面的（1）、同一厚度e對(duì)應(yīng)同一級(jí)條紋

——等厚條紋。條紋平行于棱。說明：（2）、兩平面交界處e=0,但對(duì)應(yīng)暗紋，證實(shí)半波損失確實(shí)存在。明紋中心暗紋中心

明紋暗紋（3）、任何兩相鄰的明條紋或暗條紋中心所對(duì)應(yīng)的劈尖厚度之差為：（4）、任何兩相鄰的明條紋或暗條紋中心之間的距離為：

eekek+1明紋暗紋L（5）、半波損失問題：對(duì)反射光對(duì)透射光的干涉，產(chǎn)生半波損失的條件和反射光正好相反。問題：1、若劈尖的一邊作如下變化，相應(yīng)的條紋如何變化？2、若劈尖條紋如圖所示，問劈尖的下平面對(duì)應(yīng)處是凸還是凹？每一條紋對(duì)應(yīng)劈尖內(nèi)的一個(gè)厚度，當(dāng)此厚度位置改變時(shí)，對(duì)應(yīng)的條紋隨之移動(dòng)。三.等厚條紋的應(yīng)用1.劈尖的應(yīng)用測波長：已知θ、n，測L可得λ

測折射率：已知θ、λ，測L可得n測細(xì)小直徑、厚度、微小變化Δh待測塊規(guī)λ標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)平晶測表面不平度等厚條紋待測工件平晶例：如圖所示：將符合標(biāo)準(zhǔn)的軸承鋼珠a、b和待測的鋼珠c一起放在兩塊平板玻璃之間，若入射光的波長λ=580nm，問鋼珠c的直徑比標(biāo)準(zhǔn)小多少？如距離不同，對(duì)測量結(jié)果是否有影響？解：從圖中可見，c鋼珠比標(biāo)準(zhǔn)鋼珠的直徑小7個(gè)條紋對(duì)應(yīng)的高度。距離d增加對(duì)測量結(jié)果沒有影響。復(fù)習(xí)1、薄膜干涉2、劈尖干涉作業(yè)：25-1;25-2;25-4;25-9;25-10;25-11。=明紋暗紋當(dāng)入射角i=0時(shí)：明紋暗紋=二.牛頓環(huán)光程差：(1)

(k=0,1,2,…)

第k個(gè)暗環(huán)半徑暗環(huán)：忽略e2得：r2=2eR明環(huán)：(k=1,2,…)

第k個(gè)明環(huán)半徑明環(huán)暗環(huán)說明1、若牛頓環(huán)中充有介質(zhì)2、對(duì)透射光的干涉牛頓環(huán)明、暗環(huán)的半徑公式與反射光的相反。2.牛頓環(huán)的應(yīng)用測透鏡球面的半徑R：已知

,測

m、rk+m、rk，可得R。測波長λ：已知R，測出m、rk+m、rk，可得λ。檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)待測透鏡暗紋

由暗環(huán)公式得：問題：牛頓環(huán)上平凸透鏡緩慢上移而遠(yuǎn)離平面玻璃時(shí)，干涉條紋如何變化？例：有三個(gè)半徑分別為R1、R2、R3的凸球玻璃表面，讓它們兩兩（R1和R2、R2和R3、

R3和

R1相對(duì)的接觸，形成牛頓環(huán)（如圖所示）。用λ=546.1nm的單色光垂直照射，測得三種組合的第25個(gè)亮環(huán)的半徑r分別為8.696mm,9.444mm,10.268mm,求這三個(gè)凸面的半徑各為多少？解：從圖中可見，設(shè)：同理可得：無論哪種組合方式，對(duì)于k=25的亮環(huán)，均滿足：聯(lián)立解得：代入：§15-6邁克耳遜干涉儀一.儀器結(jié)構(gòu)、光路二.工作原理光束2′和1′發(fā)生干涉若M1、M2垂直，則M

1、M2平行

等傾條紋。若M1、M2有小夾角，則M

1、M2不平行

等厚條紋。G1的作用：分束（分波陣面還是分振幅？）G2的作用：補(bǔ)償光程M

’122

11

S半透半反膜M2M1G1G2E十字叉絲等厚條紋若M1平移

d時(shí)，干涉條移過N條，則有：三.應(yīng)用：微小位移測量測折射率M

’122

11

S半透半反膜M2M1G1G2E光程差：移動(dòng)一個(gè)條紋對(duì)應(yīng)M1移動(dòng)的距離：例：在邁克耳遜干涉的實(shí)驗(yàn)中，若把折射率n=1.40的薄膜放入儀器的一臂，如果產(chǎn)生了7條條紋的移動(dòng)，設(shè)入射光的波長為λ=589nm，求膜的厚度？解：設(shè)原兩臂的光程分別是l1l2,，依題意有：把折射率是n，厚度是d的薄膜放入儀器的一臂中，該臂的光程是：2l2-2d+2nd，而相應(yīng)的條紋移動(dòng)了7條。nd復(fù)習(xí)1、牛頓環(huán)2、邁克耳遜干涉儀作業(yè)：25-3、25-5、25-11、27-1、27-5。明環(huán)暗環(huán)§15-7衍射現(xiàn)象、惠更斯——菲涅耳原理一.光的衍射1.現(xiàn)象:2.定義:光在傳播過程中能繞過障礙物而偏離直線傳播的現(xiàn)象。

10-3d遠(yuǎn)場衍射(2)夫瑯禾費(fèi)衍射近場衍射菲涅耳衍射3.分類:我們主要討論遠(yuǎn)場衍射，其原因有二：1、近場衍射可方便地轉(zhuǎn)化為遠(yuǎn)場衍射；2、實(shí)際光路中多為遠(yuǎn)場衍射。二.惠更斯——菲涅耳原理波傳到的任何一點(diǎn)都是子波的波源，各子波在空間某點(diǎn)的相干疊加，就決定了該點(diǎn)波的強(qiáng)度。K():方向因子P處波的強(qiáng)度：取決于波前上Q點(diǎn)處的強(qiáng)度。設(shè)波前初相為零?！?5-8

單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射、半波帶法一.裝置二.半波帶法(縫寬)S:單色光源

:衍射角——中央明紋(中心)當(dāng)時(shí)，可將縫分為兩個(gè)“半波帶”

A→P和B→P

的光程差兩個(gè)“半波帶”上發(fā)的光在P處干涉兩兩對(duì)應(yīng)相消形成暗紋。

當(dāng)

時(shí)，可將縫分成三個(gè)“半波帶”兩個(gè)“半波帶”上發(fā)的光在P處干涉兩兩對(duì)應(yīng)相消，還剩半個(gè)波帶，故P處近似為明紋中心。形成暗紋。

當(dāng)時(shí),可將縫分成四個(gè)“半波帶”,——暗紋(中心)——明紋(中心)

——中央明紋(中心)上述暗紋和中央明紋(中心)位置是準(zhǔn)確的，但其余明紋中心的位置稍有偏離。一般情況問題上兩式中為何k≠0？三.振幅矢量法、光強(qiáng)公式(N

很大)設(shè)每個(gè)窄帶發(fā)射的子波在P點(diǎn)的振幅近似相等,記為兩相鄰的子波在P點(diǎn)的位相差均為：P

處是多個(gè)同方向、同頻率、同振幅、初相依次差一個(gè)恒量△

的簡諧振動(dòng)的合成，合成的結(jié)果仍為簡諧振動(dòng)。對(duì)于O點(diǎn):

=

0,

=0E0

E0……E0=N

E0對(duì)于其他點(diǎn)P：

EP<E0

EP

E0當(dāng)N

時(shí),N個(gè)相接的折線將變?yōu)橐粋€(gè)圓弧。令有

又P點(diǎn)的光強(qiáng)由(1)主極大（中央明紋中心）位置：(2)極?。ò导y）位置：由得或(3)次極大位置：可得解得:相應(yīng):(4)光強(qiáng):

從中央往外各次極大的光強(qiáng)依次為:0.0472I0,0.0165I0,0.0083I0,…∴I次極大<<

I主極大四.條紋寬度1.中央明紋:時(shí)，角寬度線寬度——衍射反比定律2.其他明紋(次極大)3.波長對(duì)條紋寬度的影響

4.縫寬變化對(duì)條紋的影響波長越長，條紋寬度越寬縫寬越小，條紋寬度越寬當(dāng)

時(shí)，屏幕是一片亮特別注意當(dāng)級(jí)數(shù)K較大時(shí)，tgθ≠θ中央明紋的寬度是其它條紋寬度的兩倍?！鄮缀喂鈱W(xué)是波動(dòng)光學(xué)在

/a

0時(shí)的極限情形只顯出單一的明條紋

單縫的幾何光學(xué)像。當(dāng)

時(shí)，五.干涉和衍射的聯(lián)系與區(qū)別：...六.應(yīng)用舉例例：已知：一雷達(dá)位于路邊d=15m

處，射束與公路成15°角，天線寬度a=0.20m，射束波長=30mm。

求：該雷達(dá)監(jiān)視范圍內(nèi)公路長L=?

解：將雷達(dá)波束看成是單縫衍射的0級(jí)明紋由有如圖：例：a=7.5×10-4m的單縫放置在凸透鏡前，用λ=500nm的平行光垂直照射，測得衍射屏上左、右第3級(jí)極小間的距離是3×10-3m，求透鏡的焦距？解：由極小的條件可得：顯然滿足：從圖中可見：復(fù)習(xí)一.惠更斯——菲涅耳原理波傳到的任何一點(diǎn)都是子波的波源，各子波在空間某點(diǎn)的相干疊加，就決定了該點(diǎn)波的強(qiáng)度。二、單縫衍射K級(jí)暗紋（中心）中央明紋(中心)K級(jí)明紋（中心）條紋寬度中央

其它：作業(yè)：26-2、26-4、26-6、26-7.一.光柵光柵—大量等寬等間距的平行狹縫(或反射面)構(gòu)成的光學(xué)元件。a是透光（或反光）部分的寬度d=a+b

光柵常數(shù)b

是不透光(或不反光)部分的寬度3.光柵常數(shù)2.種類：§15-9光柵衍射二.光柵衍射P處的條紋情況分兩步來考慮：1、一個(gè)縫在P點(diǎn)相干迭加的情況；每個(gè)縫分成M個(gè)等寬的窄帶;2、所有縫在P點(diǎn)相干迭加的情況。A、一個(gè)縫在P點(diǎn)相干迭加，相當(dāng)于單縫衍射；設(shè)每個(gè)單縫在P點(diǎn)貢獻(xiàn)一振幅為Ep的光振動(dòng)。Ep是衍射角θ的函數(shù)。B、所有縫在P點(diǎn)相干迭加就是所有Ep的矢量合成。對(duì)單縫衍射：令有

每個(gè)單縫在P點(diǎn)(對(duì)應(yīng)衍射角

)均有相鄰縫在P點(diǎn)產(chǎn)生的光矢量的相位差為：

單縫中央主極大光強(qiáng)

單縫衍射因子

多光束干涉因子說明：1、對(duì)K=0，θ=0,對(duì)應(yīng)中央主極大，K=i，對(duì)應(yīng)第i級(jí)主極大。對(duì)中央主極大：中的兩項(xiàng)均有最大值，對(duì)應(yīng)的衍射角為零。對(duì)第i級(jí)主極大特別強(qiáng)調(diào)：暗紋條件：若：暗紋條件缺級(jí)現(xiàn)象：按光柵方程應(yīng)出現(xiàn)主極大的地方，但因單縫衍射的影響而出現(xiàn)了暗紋的現(xiàn)象。缺級(jí)的計(jì)算：缺級(jí)條件對(duì)暗紋條件暗紋間距=相鄰主極大間有N－1個(gè)暗紋和N－2個(gè)次極大。若K’=NK，上式變成光柵方程：從K’=NK到K‘=N（K+1）之間，K‘還可取N-1個(gè)值：NK+1；NK+2；…NK+N-1.對(duì)應(yīng)N-1條暗紋；N-1條暗紋又由N-2個(gè)次極大隔開。特別強(qiáng)調(diào)：4如N=4,有三個(gè)極小1234

γ

/241γ

123

γ

3

/4單縫衍射和多縫衍射干涉的對(duì)比（d=10a）19個(gè)明條紋缺級(jí)缺級(jí)單縫多縫三.斜入射的光柵方程、相控陣?yán)走_(dá)1.光線斜入射時(shí)的光柵方程i和

的符號(hào)規(guī)定:k確定時(shí)，調(diào)節(jié)i，則

相應(yīng)改變。從法向逆時(shí)針為正；否則為負(fù)。例如，令

k=0，則

改變相鄰入射光的相位差，即可改變0級(jí)衍射光的方向。2.相控陣?yán)走_(dá)(1)掃描方式

相位控制掃描

頻率控制掃描(2)回波接收(3)相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn):1、無機(jī)械慣性，可高速掃描。一次全程掃描僅需幾微秒。2、由計(jì)算機(jī)控制可形成多種波束。能同時(shí)搜索、跟蹤多個(gè)目標(biāo)。3、不轉(zhuǎn)動(dòng)、天線孔徑可做得很大。輻射功率強(qiáng)、作用距離遠(yuǎn)、分辨率高…相控陣?yán)走_(dá)除軍事應(yīng)用外，還可民用：如地形測繪、氣象監(jiān)測、導(dǎo)航、測速（反射波的多普勒頻移）中國預(yù)警機(jī)（空警2000）背上頂著巨大的天線罩采用相控陣技術(shù)的以色列法爾康預(yù)警機(jī)正在研制中的美國E-10預(yù)警機(jī)

美軍裝備的“鋪路爪”相控陣?yán)走_(dá)夕陽下的”鋪路爪”雷達(dá)“鋪路爪”雷達(dá)后部特寫例：波長范圍在450~650nm之間的復(fù)色平行光，垂直照射在每厘米有5000條刻線的光柵上，屏幕放在透鏡的焦面處，屏上第二級(jí)光譜各色在屏上所占范圍的寬度是35.1cm，求透鏡的焦距f

。解：光柵常數(shù)是：由光柵方程可得：從圖中可見：例：用波長λ=589.3nm的單色光，垂直照射在每mm有250條刻縫的光柵上，問理論上最多能看到多少級(jí)亮紋；若縫寬是0.002mm,又問一共能看到幾條亮紋。解：依光柵方程有：K最大時(shí)對(duì)應(yīng)：由單縫衍射暗紋條件：復(fù)習(xí)一、光柵方程二、暗紋條件三、缺級(jí)條件作業(yè)：26-5、26-6、26-9、26-10、26-12、26-14.§15-10光學(xué)儀器的辨本領(lǐng)一.透鏡的分辨本領(lǐng)1.圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射sin

相對(duì)光強(qiáng)曲線1.22(

/D)1I/I00愛里斑

D

愛里斑變小2.透鏡的分辯本領(lǐng)幾何光學(xué):物點(diǎn)

象點(diǎn)物(物點(diǎn)集合)

象(象點(diǎn)集合)(經(jīng)透鏡)剛可分辨非相干疊加不可分辨瑞利判據(jù):對(duì)于兩個(gè)等光強(qiáng)的非相干物點(diǎn),如果其一個(gè)象斑的中心恰好落在另一象斑的邊緣(第一暗紋處),則此兩物點(diǎn)被認(rèn)為是剛剛可以分辨。波動(dòng)光學(xué):物點(diǎn)

象斑物(物點(diǎn)集合)

象(象斑的集合)(經(jīng)透鏡)光學(xué)儀器的最小分辨角光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)不可選擇，可顯微鏡：D

不會(huì)很大，可望遠(yuǎn)鏡：世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡：建在了夏威夷山頂。D=305mD

=8m世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡：率，也可探測引力波。爾科伯，能探測射到整個(gè)建在了波多黎各島的地球表面僅10

12W的功位于貴州省平塘縣大窩凼村的一個(gè)喀斯特洼地,四周被山嶺環(huán)繞,當(dāng)?shù)厝朔Q為“壩子”.將來500米射電望遠(yuǎn)鏡可能就建在這里.例：東風(fēng)輕卡的兩前燈相距1.2m，若汽車迎面而來，問車離人多遠(yuǎn)時(shí)，兩前燈正好為人眼所分辨？設(shè)人眼的瞳孔直徑為3.0mm,車燈所發(fā)出光的波長λ=500nm。解：人眼的最小分辨角為：從圖中可見：§15-11X射線的衍射一.X射線的產(chǎn)生X射線

:10-2——101nmX射線準(zhǔn)直縫晶體····勞厄斑證實(shí)了X射線的波動(dòng)性勞厄（Laue）實(shí)驗(yàn)（1912）二.X射線在晶體上的衍射1.衍射中心:掠射角d:晶面間距(晶格常數(shù)）2.點(diǎn)間散射光的干涉每個(gè)原子都是散射子波的子波源3

.面間散射光的干涉總是加強(qiáng)的.散射光干涉加強(qiáng)條件：—烏利夫—布喇格公式三.應(yīng)用已知

、

可測d

—

X射線晶體結(jié)構(gòu)分析。已知

、d可測

—

X射線光譜分析。復(fù)習(xí)1、光學(xué)儀器的最小分辨角2、光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)3、X射線的衍射布拉格公式作業(yè)：26-8、26-11、26-13、27-4.§15-12光的偏振一.線偏振光·面對(duì)光的傳播方向看線偏振光可沿兩個(gè)相互垂直的方向分解EEyExyx

線偏振光的表示法：·····光振動(dòng)垂直屏面光振動(dòng)平行屏面二.自然光沒有優(yōu)勢方向自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。自然光的表示法：三.部分偏振光部分偏振光的分解

部分偏振光部分偏振光可分解為兩束振動(dòng)方向相互垂直的、不等幅的、不相干的線偏振光。部分偏振光的表示法：平行屏面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直屏面的光振動(dòng)較強(qiáng)某時(shí)刻左旋圓偏振光E隨z的變化四.圓偏振光橢圓偏振光五.偏振度完全偏振光(線、圓、橢圓)P=1自然光(非偏振光)P

=0部分偏振光0<P<1偏振度的定義：§15-13偏振片的起偏和檢偏馬呂斯定律一.起偏起偏的原理：利用某種光學(xué)的不對(duì)稱性。偏振片微晶型分子型yxzz線柵起偏器

入射電磁波起偏：從自然光獲得偏振光的過程。起偏器:起偏的光學(xué)器件?！し瞧窆饩€偏振光光軸電氣石晶片·····非偏振光I0線偏振光

IP偏振化方向(透振方向)二.馬呂斯定律I0I

PPE0

E=E0cos

偏振片的起偏

馬呂斯定律（1809）——消光檢偏器

檢偏起偏器思考

一束光線通過一偏振片,若I不變化,是什么光？I變化且有消光,是什么光？I變化但無消光,是什么光？例：證明強(qiáng)度為I0

的自然光經(jīng)過起偏器后，光強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?/2。解：對(duì)于自然光，其光矢量分布如圖所示：若入光光強(qiáng)為I

0，則可分解為兩振動(dòng)方向相互垂直,強(qiáng)度相等的線偏振光.如圖所示:依馬呂斯定律有:例：兩偏振片A、B平行放置且使其偏振化方向相互垂直，再在A、B之間插入另一偏振片C，一自然光垂直照射在第一偏振片A上，要使該自然光透過B后光強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?/8，問C片如何放置？解：設(shè)原自然光的光強(qiáng)為Io,三偏振片放置其偏振化方向如圖所示，問題：1、如每片有10%的吸收，如何計(jì)算？2、如原入射光中自然光和偏振光的成份各占一半，又如何計(jì)算？則有：§15-14反射和折射光的偏振一.反射和折射時(shí)光的偏振i=i0

時(shí)，反射光只有S分量i0

—

布儒斯特角或

起偏角i0

+r0=90O

由

有—布儒斯特定律(1812年)·······n1n2iir·自然光反射和折射后產(chǎn)生部分偏振光····n1n2i0i0r0線偏振光··S起偏振角··若n1

=1.00(空氣)，n2=1.50(玻璃)，則：二.玻璃片堆起偏和檢偏1.起偏當(dāng)i=i0時(shí)自然光從空氣→玻璃2.檢偏...玻璃片堆例：試在下圖中畫出反射光或折射光的情況。內(nèi)容小結(jié)1、光的幾種偏振狀態(tài)A、自然光；B、線（完全）偏振光；C、部分偏振光；D、圓偏振光；E、橢圓偏振光；2、馬呂斯定律偏振度3、布儒斯特定律作業(yè)：27-6；27-7；27-8;27-9;27-12.光通過雙折射晶體§15-15光在晶體中的傳播雙折射一.雙折射的概念1.雙折射o光:遵從折射定律e光:一般不遵從折射定律e光折射線也不一定在入射面內(nèi)。2.尋常光和非尋常光Ordinarylineandextraordinaryline3.晶體的光軸當(dāng)光在晶體內(nèi)沿某個(gè)特殊方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。例如，方解石晶體(冰洲石)光軸是一特殊的方向,凡平行于此方向的直線均為光軸。單軸晶體：只有一個(gè)光軸的晶體雙軸晶體：有兩個(gè)光軸的晶體主截面：晶體表面的法線與晶體光軸所構(gòu)成的平面。二.晶體的主折射率正晶體晶體實(shí)驗(yàn)表明:光矢量振動(dòng)方向與晶體光軸的夾角不同,光的傳播速度也不同。在光軸的方向上，e光和o光的傳播速度相等，在垂直光軸的方向上，e光和o光的傳播速度相差最大。4.主截面o光:e光:n0，ne稱為晶體的主折射率正晶體:ne>no負(fù)晶體:ne<no(

e<o)(

e>o)三.單軸晶體中光傳播的惠更斯作圖法(

e>o)1.光軸平行晶體表面，自然光垂直入射

o,e光在方向上雖沒分開，但速度是分開的。2.光軸平行晶體表面，且垂直入射面，但自然光斜入射3.光軸與晶體表面斜交自然光垂直入射此時(shí)e光的波面不再與其波射線垂直了§17.5晶體光學(xué)器件一.晶體起偏器件1.晶體的二向色性、晶體偏振器某些晶體對(duì)o光和e光的吸收有很大的差異，此現(xiàn)象叫晶體的二向色性.電氣石可產(chǎn)生線偏振光偏光鏡:尼科爾棱