大學(xué)物理下冊(cè)課件ch10

1、要求：作業(yè)：作業(yè)：兩本，交換使用，每周交一次作業(yè)。 課前復(fù)習(xí)，課后認(rèn)真做作業(yè)。上課過(guò)程中做些重要內(nèi)容的筆記，同時(shí)準(zhǔn)備一本草稿，記錄課本上沒(méi)提到的例題。成績(jī)計(jì)算方法：平時(shí)成績(jī) 30% +期末成績(jī) 70% =最后的成績(jī)本學(xué)期的課程量是：大學(xué)物理學(xué)（下冊(cè)），有*號(hào)的自己閱讀。 參考書(shū)：趙近芳, 大學(xué)物理上、下北極光北極光本章內(nèi)容本章內(nèi)容10. 1 光源及光的相干性光源及光的相干性10. 2 分波面法干涉分波面法干涉10. 3 分振幅法干涉分振幅法干涉 10. 4 光學(xué)干涉儀器光學(xué)干涉儀器 時(shí)間相干性時(shí)間相干性10. 5 光的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理10. 6 單縫的夫瑯

2、禾費(fèi)衍射單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射10. 7 圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射及光學(xué)儀器的分辨率圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射及光學(xué)儀器的分辨率10. 8 衍射光柵衍射光柵10. 9 X射線(xiàn)的衍射射線(xiàn)的衍射10. 10 光的偏振光的偏振 馬呂斯定律馬呂斯定律10. 11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律布儒斯特定律 10. 12 光的雙折射現(xiàn)象光的雙折射現(xiàn)象一、光源一、光源10.110.1 光源光源 光的相干性光的相干性光源的最基本發(fā)光單元是分子、原子光源的最基本發(fā)光單元是分子、原子 = (E2-E1)/hE1E2能級(jí)躍遷輻射能級(jí)躍遷輻射普通光源普通光源：自發(fā)輻射：自發(fā)輻射獨(dú)立獨(dú)立(不同原子發(fā)的光不同原子發(fā)的

3、光)獨(dú)立獨(dú)立(同一原子先后發(fā)的光同一原子先后發(fā)的光) 發(fā)光的隨機(jī)性發(fā)光的隨機(jī)性 發(fā)光的間隙性發(fā)光的間隙性波列波列波列長(zhǎng)波列長(zhǎng)L = c秒1081、光源的發(fā)光機(jī)理、光源的發(fā)光機(jī)理2、光的顏色和光譜、光的顏色和光譜單色光單色光只含單一波長(zhǎng)的光。只含單一波長(zhǎng)的光。復(fù)色光復(fù)色光含多種波長(zhǎng)的光。含多種波長(zhǎng)的光。光色光色 波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm) 頻率頻率(Hz) 中心波長(zhǎng)中心波長(zhǎng) (nm) 紅紅 760622 660 橙橙 622597 610 黃黃 597577 570 綠綠 577492 540 青青 492470 480 蘭蘭 470455 460 紫紫 455400 430 可見(jiàn)光七彩顏色的波長(zhǎng)和頻率范

4、圍可見(jiàn)光七彩顏色的波長(zhǎng)和頻率范圍141410841093.141410051084.141410451005.141410161045.141410461016.141410661046.141410571066. 光波是電磁波。光波是電磁波。 光波中參與與物質(zhì)相互作用（感光作用、生理光波中參與與物質(zhì)相互作用（感光作用、生理作用）的作用）的是是 E 矢量，稱(chēng)為光矢量。矢量，稱(chēng)為光矢量。 E 矢量的振動(dòng)稱(chēng)為光振動(dòng)。矢量的振動(dòng)稱(chēng)為光振動(dòng)。3、光強(qiáng)、光強(qiáng)20IE20IE 在波動(dòng)光學(xué)中，主要討論的是相對(duì)光強(qiáng)，因此在在波動(dòng)光學(xué)中，主要討論的是相對(duì)光強(qiáng)，因此在同一介質(zhì)中直接把光強(qiáng)定義為：同一介質(zhì)中直接把光

5、強(qiáng)定義為：光強(qiáng)：在光學(xué)中，通常把平均能流密度稱(chēng)為光強(qiáng)，光強(qiáng)：在光學(xué)中，通常把平均能流密度稱(chēng)為光強(qiáng)， 用用 I 表示。表示。1S2Sp1E2E1r2r二、光的相干性二、光的相干性222102010202cosEEEE E121 22cosIIII I兩頻率相同，光矢量方向相同的兩頻率相同，光矢量方向相同的光源在光源在p點(diǎn)相遇點(diǎn)相遇121 201(2cos)IIII Idt121 2012cosIII Idt121 2012cosIIII Idt1、非相干疊加、非相干疊加獨(dú)立光源的兩束光或同一光源的不同部位所發(fā)出獨(dú)立光源的兩束光或同一光源的不同部位所發(fā)出的光的位相差的光的位相差“瞬息萬(wàn)變瞬息萬(wàn)變”

6、01cos0dt12III疊加后光強(qiáng)等與兩光束單獨(dú)照射時(shí)的光強(qiáng)之和，疊加后光強(qiáng)等與兩光束單獨(dú)照射時(shí)的光強(qiáng)之和，無(wú)干涉現(xiàn)象無(wú)干涉現(xiàn)象121 22cosIIII I2、相干疊加、相干疊加滿(mǎn)足相干條件的兩束光疊加后滿(mǎn)足相干條件的兩束光疊加后位相差恒定，有干涉現(xiàn)象位相差恒定，有干涉現(xiàn)象12II若若2112 (1cos)4cos2III124kII (21)0kI 干涉相長(zhǎng)干涉相長(zhǎng)干涉相消干涉相消OI14I535312I1I兩相干光束兩相干光束兩非相干光束兩非相干光束一個(gè)光源一個(gè)光源1 分波前的方法分波前的方法 楊氏干涉楊氏干涉2 分振幅的方法分振幅的方法 等傾干涉、等厚干涉等傾干涉、等厚干涉普通光源獲

7、得相干光的途徑（方法）普通光源獲得相干光的途徑（方法） 光程與光程差光程與光程差 干涉現(xiàn)象決定于兩束相干光的位相差干涉現(xiàn)象決定于兩束相干光的位相差 兩束相干光通過(guò)不同的介質(zhì)時(shí)，兩束相干光通過(guò)不同的介質(zhì)時(shí)，位相差不能單純由幾何路程差決定。位相差不能單純由幾何路程差決定。 c真空中光的波長(zhǎng) u介質(zhì)中光的波長(zhǎng)cunnn光在介質(zhì)中傳播幾何路程為光在介質(zhì)中傳播幾何路程為r，相應(yīng)的位相變化為，相應(yīng)的位相變化為 22nrnri iinr光程光程表示在相同的時(shí)間內(nèi)光在真空中通過(guò)的路程光程表示在相同的時(shí)間內(nèi)光在真空中通過(guò)的路程cnrrctu即：光程這個(gè)概念可將光在介質(zhì)中走過(guò)的路程，折算即：光程這個(gè)概念可將光在介

8、質(zhì)中走過(guò)的路程，折算 為光在真空中的路程為光在真空中的路程1S2S1n1r2r2nP22nrnr12121 12 2222()nnrrn rn r光程差光程差2 21 1()n rn r 2光在真空中的波長(zhǎng)光在真空中的波長(zhǎng)若兩相干光源不是同位相的若兩相干光源不是同位相的02 , k (2 1)2k 0,1,2k 加強(qiáng)（明）兩相干光源同位相，干涉條件兩相干光源同位相，干涉條件 0,1,2k 減弱（暗）不同光線(xiàn)通過(guò)透鏡要改變傳播方向，不同光線(xiàn)通過(guò)透鏡要改變傳播方向，會(huì)不會(huì)引起附加光程差？會(huì)不會(huì)引起附加光程差？ABCabcFA、B、C 的位相的位相相同，在相同，在F點(diǎn)會(huì)聚，點(diǎn)會(huì)聚，互相加強(qiáng)互相加強(qiáng)A

9、、B、C 各點(diǎn)到各點(diǎn)到F點(diǎn)的光程都相等。點(diǎn)的光程都相等。AaF比比BbF經(jīng)過(guò)的幾何路程長(zhǎng)，但經(jīng)過(guò)的幾何路程長(zhǎng)，但BbF在在透鏡中經(jīng)過(guò)的路程比透鏡中經(jīng)過(guò)的路程比AaF長(zhǎng)，透鏡折射率長(zhǎng)，透鏡折射率大于大于1，折算成光程，折算成光程， AaF的光程與的光程與BbF的光程相等。的光程相等。解解釋釋使用透鏡不會(huì)引起各相干光之間的附加光程差。使用透鏡不會(huì)引起各相干光之間的附加光程差。?例例 如圖如圖7.4所示所示, 光源光源S1發(fā)出的光在空氣中由光源傳播到屏發(fā)出的光在空氣中由光源傳播到屏上的上的P點(diǎn)點(diǎn), 而光源而光源S2發(fā)出的光由光源先經(jīng)過(guò)折射率為發(fā)出的光由光源先經(jīng)過(guò)折射率為n厚度為厚度為d的透明介質(zhì)后再

10、經(jīng)過(guò)空氣傳播到的透明介質(zhì)后再經(jīng)過(guò)空氣傳播到P點(diǎn)點(diǎn), 設(shè)光源設(shè)光源S1到到P點(diǎn)的距離點(diǎn)的距離為為r1, 光源光源S2到到P點(diǎn)的距離為點(diǎn)的距離為r2, 求兩條光線(xiàn)的光程差求兩條光線(xiàn)的光程差. Pd1r2r1S2S7.4 圖解解 光源光源S1發(fā)出的光傳播到發(fā)出的光傳播到P點(diǎn)點(diǎn)的光程為的光程為11r光源光源S2發(fā)出的光傳播到發(fā)出的光傳播到P點(diǎn)點(diǎn)的光程為的光程為222) 1()(rdndrnd1212) 1(rrdn10.2 分波面法干涉分波面法干涉 （分波陣面法）（分波陣面法） 一一. 楊氏實(shí)驗(yàn)楊氏實(shí)驗(yàn) 1s2s明條紋位置明條紋位置明條紋位置明條紋位置明條紋位置明條紋位置獲得相干光的方法獲得相干光的方

11、法1. 分波陣面法分波陣面法（楊氏實(shí)驗(yàn)（楊氏實(shí)驗(yàn)) )2. 分振幅法分振幅法（薄膜干涉（薄膜干涉) )S實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象D d波程差：波程差：21sinrrd干涉加強(qiáng)干涉加強(qiáng)明紋位置明紋位置光強(qiáng)極大光強(qiáng)極大, ,kkDxkd(21) (2 1),2 (2 1) 2kkDxkdS1S2SDxd1r2rpo干涉減弱干涉減弱暗紋位置暗紋位置光強(qiáng)極小光強(qiáng)極小tanxddD210 , ,k 理論分析理論分析(1) 屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間距為屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間距為dDx一系列平行的一系列平行的明暗相間條紋明暗相間條紋(4) 當(dāng)用白光作為光源時(shí)，在零級(jí)白色中央條紋兩邊對(duì)稱(chēng)地當(dāng)

12、用白光作為光源時(shí)，在零級(jí)白色中央條紋兩邊對(duì)稱(chēng)地排列著幾條彩色條紋排列著幾條彩色條紋 Ik012- -1- -24I0 x0 x1x2x- -2x- -1光強(qiáng)分布光強(qiáng)分布討論討論(2) 已知已知 d , D 及及x,可測(cè)可測(cè) (3) x 正比正比 , D ; 反比反比 d二二. 勞埃鏡勞埃鏡MNO（洛埃鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果與楊氏雙縫干涉相似）（洛埃鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果與楊氏雙縫干涉相似） 接觸處接觸處, , 屏上屏上O 點(diǎn)點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋出現(xiàn)暗條紋 半波損失半波損失 有半波損失有半波損失相當(dāng)于入射波與反射波之間附加了一個(gè)半波長(zhǎng)的波程差相當(dāng)于入射波與反射波之間附加了一個(gè)半波長(zhǎng)的波程差無(wú)半波損失無(wú)半波損失1n2n入射波入射

13、波反射波反射波透射波透射波21nn 21nn 透射波沒(méi)有半波損失透射波沒(méi)有半波損失1S2S(1) 明紋間距分別為明紋間距分別為mm350011089356004.dDxmm0350101089356004.dDx(2) (2) 雙縫間距雙縫間距 d d 為為mm4506501089356004.xDd雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用鈉光燈作單色光源，其波長(zhǎng)為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用鈉光燈作單色光源，其波長(zhǎng)為589.3 nm，屏與雙縫的距離屏與雙縫的距離 D=600 mm解解 例例求求 (1) d =1.0 mm 和和 d =10 mm，兩種情況相鄰明條紋間距分別，兩種情況相鄰明條紋間距分別為多大？為多大？(2)

14、若相鄰條紋的最小分辨距離為若相鄰條紋的最小分辨距離為 0.065 mm，能，能分清干涉條紋的雙縫間距分清干涉條紋的雙縫間距 d 最大是多少？最大是多少？ 利用薄膜上、下兩個(gè)表面對(duì)入射光的反射和利用薄膜上、下兩個(gè)表面對(duì)入射光的反射和折射，可在反射方向折射，可在反射方向(或透射方向或透射方向)獲得相干光束。獲得相干光束。一、薄膜干涉一、薄膜干涉擴(kuò)展光源照射下的薄膜干涉擴(kuò)展光源照射下的薄膜干涉ABCD1n1n2neia1a2a在一均勻透明介質(zhì)在一均勻透明介質(zhì)n1中中放入上下表面平行放入上下表面平行, ,厚度厚度為為e 的均勻介質(zhì)的均勻介質(zhì) n2(n1)，用擴(kuò)展光源照射薄膜，其用擴(kuò)展光源照射薄膜，其反

15、射和透射光如圖所示反射和透射光如圖所示 10.3 分振幅法干涉分振幅法干涉光線(xiàn)光線(xiàn)a2與光線(xiàn)與光線(xiàn) a1的光程差為：的光程差為：21()/2n ACCBn AD 半波損失半波損失由折射定律和幾何關(guān)系可得出：由折射定律和幾何關(guān)系可得出：2 tanABe/cosAC CB e12sinsinnincosADABi221sin2()coscos2en22cos2en 222212sin2e nni ABCD1n1n2neia1a2a222212sin21,2,(21)20,1,2,e nnikkkk 加強(qiáng)（明）減弱（暗）干涉條件干涉條件薄膜薄膜aa1a2n1n2n3不論入射光的的入射角如何不論入射光

16、的的入射角如何半波損失的確定半波損失的確定滿(mǎn)足滿(mǎn)足n1n3(或或n1 n2 n2n3(或或n1 n2 n3) 不存在額外程差不存在額外程差對(duì)同樣的入射光來(lái)說(shuō)，當(dāng)反對(duì)同樣的入射光來(lái)說(shuō)，當(dāng)反射方向干涉加強(qiáng)時(shí)，在透射射方向干涉加強(qiáng)時(shí)，在透射方向就干涉減弱。方向就干涉減弱。e厚度均勻（ 恒定） 對(duì)應(yīng)等傾干涉二、增透膜和增反膜二、增透膜和增反膜增透膜增透膜- 利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消干涉條件來(lái)減少反射，從而使透射增強(qiáng)。干涉條件來(lái)減少反射，從而使透射增強(qiáng)。增反膜增反膜- 利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿(mǎn)足相長(zhǎng)利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿(mǎn)足相長(zhǎng)

17、干涉，因此反射光因干涉而加強(qiáng)。干涉，因此反射光因干涉而加強(qiáng)。問(wèn)：若反射光相消干涉的條件中問(wèn)：若反射光相消干涉的條件中取取 k=1，膜的厚度為多少？此增，膜的厚度為多少？此增透膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有沒(méi)有增反？透膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有沒(méi)有增反？例例 已知用波長(zhǎng)已知用波長(zhǎng) ，照相機(jī)鏡頭，照相機(jī)鏡頭n3=1.5，其，其上涂一層上涂一層 n2=1.38的氟化鎂增透膜，光線(xiàn)垂直入射。的氟化鎂增透膜，光線(xiàn)垂直入射。550nm22(21) /2n dk解：因?yàn)榻猓阂驗(yàn)?，所以反射光，所以反射光經(jīng)歷兩次半波損失。反射光相干相經(jīng)歷兩次半波損失。反射光相干相消的條件是：消的條件是：123nnn11n 5 . 13n38.

18、12nd代入代入k 和和 n2 求得：求得：97233 550 102.982 1044 1.38dmn此膜對(duì)反射光相干相長(zhǎng)的條件：此膜對(duì)反射光相干相長(zhǎng)的條件：22n dk11855knm22412.5knm33275knm可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍 400700nm波長(zhǎng)波長(zhǎng)412.5nm的可見(jiàn)光有增反。的可見(jiàn)光有增反。問(wèn)：若反射光相消干涉的條件中問(wèn)：若反射光相消干涉的條件中取取 k=1，膜的厚度為多少？此增，膜的厚度為多少？此增透膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有沒(méi)有增反？透膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有沒(méi)有增反？11n 5 . 13n38. 12nd一、一、 劈尖干涉劈尖干涉夾角很小的兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜夾角很小的

19、兩個(gè)平面所構(gòu)成的薄膜451010 rad： 空氣劈尖空氣劈尖棱邊棱邊楔角楔角平行單色光垂直照射空氣劈尖上，上、下表面的平行單色光垂直照射空氣劈尖上，上、下表面的反射光將產(chǎn)生干涉，厚度為反射光將產(chǎn)生干涉，厚度為e 處，兩相干光的光處，兩相干光的光程差為程差為22e 牛頓環(huán)牛頓環(huán)干涉條件干涉條件1,2,322(21)20,1,2kkekk 明條紋暗條紋劈尖上厚度相同的地方，兩相干光的光程差相同，對(duì)劈尖上厚度相同的地方，兩相干光的光程差相同，對(duì)應(yīng)一定應(yīng)一定k值的明或暗條紋。值的明或暗條紋。等厚干涉等厚干涉棱邊處，棱邊處，e=0, = /2，出現(xiàn)暗條紋，出現(xiàn)暗條紋有有“半波損失半波損失”實(shí)心劈尖實(shí)心劈

20、尖222n e 1n2n1n實(shí)心劈尖實(shí)心劈尖空氣劈尖任意相鄰明條紋對(duì)應(yīng)的空氣劈尖任意相鄰明條紋對(duì)應(yīng)的厚度差：厚度差：1/2kkee1sin2sinkkeel任意相鄰明條紋任意相鄰明條紋(或暗條紋或暗條紋)之間之間的距離的距離 l 為：為：在入射單色光一定時(shí)，劈尖的楔角在入射單色光一定時(shí)，劈尖的楔角 愈小，則愈小，則l愈大，愈大，干涉條紋愈疏；干涉條紋愈疏； 愈大，則愈大，則l愈小，干涉條紋愈密。愈小，干涉條紋愈密。當(dāng)用白光照射時(shí)，將看到由劈尖邊緣逐漸分開(kāi)的當(dāng)用白光照射時(shí)，將看到由劈尖邊緣逐漸分開(kāi)的彩色直條紋。彩色直條紋。ke1kehl劈尖干涉的應(yīng)用劈尖干涉的應(yīng)用-干涉膨脹儀干涉膨脹儀利用空氣劈

21、尖干涉原理測(cè)定樣品的熱膨脹系數(shù)利用空氣劈尖干涉原理測(cè)定樣品的熱膨脹系數(shù)樣品樣品平板平板玻璃玻璃石英石英圓環(huán)圓環(huán)空氣劈尖空氣劈尖 上平板玻璃向上平移上平板玻璃向上平移 /2的距離，上下表面的的距離，上下表面的兩反射光的光程差增加兩反射光的光程差增加 。劈尖各處的干涉條紋。劈尖各處的干涉條紋發(fā)生明發(fā)生明暗暗明明(或或暗暗明明暗暗)的變化。如果觀的變化。如果觀察到某處干涉條紋移過(guò)了察到某處干涉條紋移過(guò)了N條，即表明劈尖的上條，即表明劈尖的上表面平移了表面平移了N /2的距離。的距離。二二、牛頓環(huán)、牛頓環(huán)eoRr1,2,322(21)20,1,2kkekk明條紋暗條紋空氣薄層中，任一厚度空氣薄層中，任

22、一厚度e處上下表面反射光的干涉條件：處上下表面反射光的干涉條件：eoRr2222()2RerRReeRe略去略去e222reR各級(jí)明、暗干涉條紋的半徑：各級(jí)明、暗干涉條紋的半徑：(21)1,2,32kRrk明條紋0,1,2rkRk暗條紋隨著牛頓環(huán)半徑的增大，條紋變得越來(lái)越密。隨著牛頓環(huán)半徑的增大，條紋變得越來(lái)越密。e=0,兩反射光的光程差兩反射光的光程差 = /2，為暗斑。，為暗斑。RrCMNdo例例 已知：用紫光照射，借助于低倍測(cè)量已知：用紫光照射，借助于低倍測(cè)量顯微鏡測(cè)得由中心往外數(shù)第顯微鏡測(cè)得由中心往外數(shù)第 k 級(jí)明環(huán)級(jí)明環(huán)的半徑的半徑 , k 級(jí)往上數(shù)級(jí)往上數(shù)第第16 個(gè)明環(huán)半徑個(gè)明環(huán)

23、半徑 ，平凸透鏡的曲率半徑平凸透鏡的曲率半徑R=2.50m33.010krm3165.0 10krm162 (16) 12kkRr求：紫光的波長(zhǎng)？求：紫光的波長(zhǎng)？解：根據(jù)明環(huán)半徑公式：解：根據(jù)明環(huán)半徑公式：(21)2kkRr221616kkrrR22227(5.0 10 )(3.0 10 )4.0 10162.50m 測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化測(cè)細(xì)小直徑、厚度、微小變化h h待測(cè)塊規(guī)待測(cè)塊規(guī)標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)平晶平晶 測(cè)表面不平度測(cè)表面不平度等厚條紋等厚條紋待測(cè)工件待測(cè)工件平晶平晶 檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量檢驗(yàn)透鏡球表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)待測(cè)透鏡待測(cè)透鏡暗紋暗紋 一、邁克耳遜干涉儀一、邁克耳遜干涉儀

24、光束光束2和和1發(fā)生干涉發(fā)生干涉若若M 1、M2平行平行 等傾等傾條紋條紋若若M 1、M2有有小夾角小夾角 等厚等厚條紋條紋若條紋為等厚條紋，若條紋為等厚條紋，M1平移平移d時(shí)，干涉條移過(guò)時(shí)，干涉條移過(guò)N條，則有條，則有：2 NdM 122 11 S半透半反膜半透半反膜M2M1G1G2應(yīng)用：應(yīng)用：微小位移測(cè)量微小位移測(cè)量測(cè)折射率測(cè)折射率 10.4 光學(xué)干涉儀器光學(xué)干涉儀器 時(shí)間相干性時(shí)間相干性 S1M2MAB例例.在邁克耳遜干涉儀的兩臂中分別引入在邁克耳遜干涉儀的兩臂中分別引入 10 厘米長(zhǎng)厘米長(zhǎng)的玻璃管的玻璃管 A、B ，其中一個(gè)抽成真空，另一個(gè)在充，其中一個(gè)抽成真空，另一個(gè)在充以一個(gè)大氣壓

25、空氣的過(guò)程中觀察到以一個(gè)大氣壓空氣的過(guò)程中觀察到107.2 條條紋移條條紋移動(dòng)，所用波長(zhǎng)為動(dòng)，所用波長(zhǎng)為546nm。求空氣的折射率？。求空氣的折射率？)(1222 nllnl 解：設(shè)空氣的折射率為解：設(shè)空氣的折射率為 n相鄰條紋或說(shuō)條紋移動(dòng)一條時(shí)，對(duì)相鄰條紋或說(shuō)條紋移動(dòng)一條時(shí)，對(duì)應(yīng)光程差的變化為一個(gè)波長(zhǎng)，當(dāng)觀應(yīng)光程差的變化為一個(gè)波長(zhǎng)，當(dāng)觀察到察到107.2 條移過(guò)時(shí)，光程差的改變條移過(guò)時(shí)，光程差的改變量滿(mǎn)足：量滿(mǎn)足： 2 .107) 1(2 nl00029271122107. ln 邁克耳遜干涉儀的兩臂邁克耳遜干涉儀的兩臂中便于插放待測(cè)樣品，中便于插放待測(cè)樣品，由條紋的變化測(cè)量有關(guān)由條紋的變化

26、測(cè)量有關(guān)參數(shù)。參數(shù)。精度高精度高。S1M2MAB二、光源的非單色性對(duì)干涉條紋的影響二、光源的非單色性對(duì)干涉條紋的影響* （光場(chǎng)的時(shí)間相干性）（光場(chǎng)的時(shí)間相干性）光總是包含一定波長(zhǎng)范圍，范圍內(nèi)每一個(gè)波長(zhǎng)的光總是包含一定波長(zhǎng)范圍，范圍內(nèi)每一個(gè)波長(zhǎng)的光均勻形成各自的一套干涉條紋。光均勻形成各自的一套干涉條紋。IxO對(duì)于譜線(xiàn)寬度為對(duì)于譜線(xiàn)寬度為的單色光，干涉條紋消失的的單色光，干涉條紋消失的位置滿(mǎn)足位置滿(mǎn)足 )k()(kcc1與該干涉級(jí)與該干涉級(jí)kc對(duì)應(yīng)的光程差對(duì)應(yīng)的光程差 c，就是實(shí)現(xiàn)最大光程差，就是實(shí)現(xiàn)最大光程差 ck )k()(kcc1 22)(kcc光的單色性（即光的單色性（即的寬度）決定了能

27、產(chǎn)生清晰干涉的寬度）決定了能產(chǎn)生清晰干涉條紋的最大光程差條紋的最大光程差來(lái)自于原子輻射發(fā)光來(lái)自于原子輻射發(fā)光的時(shí)間有限，所以波的時(shí)間有限，所以波列有一定的長(zhǎng)度列有一定的長(zhǎng)度L。0 LL 稱(chēng)波列長(zhǎng)度稱(chēng)波列長(zhǎng)度L為相干長(zhǎng)度為相干長(zhǎng)度。波列長(zhǎng)度波列長(zhǎng)度L=c ，其中，其中 為發(fā)光持續(xù)時(shí)間。為發(fā)光持續(xù)時(shí)間。 稱(chēng)為相干時(shí)間。稱(chēng)為相干時(shí)間。 時(shí)間相干性由光源的性質(zhì)決定。時(shí)間相干性由光源的性質(zhì)決定。氦氖激光的時(shí)間相干性遠(yuǎn)比普通光源好。氦氖激光的時(shí)間相干性遠(yuǎn)比普通光源好。鈉鈉Na 光，光， 波長(zhǎng)波長(zhǎng)589.6nm，相干長(zhǎng)度相干長(zhǎng)度 3.410-2m氦氖激光氦氖激光 ，波長(zhǎng)，波長(zhǎng)632.8nm，相干長(zhǎng)度相干長(zhǎng)度

28、 40 102m 1頻頻率率寬寬度度 2ccL10.5 光的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理一一. 光的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象1. 現(xiàn)象現(xiàn)象衍射屏衍射屏觀察屏觀察屏2. 衍射衍射光在傳播過(guò)程中繞過(guò)障礙物的邊緣而偏離直線(xiàn)傳播的現(xiàn)象光在傳播過(guò)程中繞過(guò)障礙物的邊緣而偏離直線(xiàn)傳播的現(xiàn)象衍射現(xiàn)象是否明顯取決于衍射現(xiàn)象是否明顯取決于障礙物障礙物線(xiàn)度與波長(zhǎng)的對(duì)比，波長(zhǎng)線(xiàn)度與波長(zhǎng)的對(duì)比，波長(zhǎng)越大，越大，障礙物障礙物越小，衍射越明顯。越小，衍射越明顯。說(shuō)明說(shuō)明光源光源(剃須刀邊緣衍射剃須刀邊緣衍射)二二. 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理 同一波前上的各點(diǎn)發(fā)出的都是相干次波。同一波前上的各點(diǎn)

29、發(fā)出的都是相干次波。設(shè)初相為零設(shè)初相為零, ,面積為面積為s 的波面的波面 Q ，其其上上面面元元ds 在在P點(diǎn)引起的振動(dòng)為點(diǎn)引起的振動(dòng)為)2 cos()d(d)(rtrskEp 各次波在空間某點(diǎn)的相干疊加，就決定了該點(diǎn)波的強(qiáng)度。各次波在空間某點(diǎn)的相干疊加，就決定了該點(diǎn)波的強(qiáng)度。1. 原理內(nèi)容原理內(nèi)容2. 原理數(shù)學(xué)表達(dá)原理數(shù)學(xué)表達(dá)ssdnrP )2 cos()d()(d)(rtrskQFEpQ取決于波面上取決于波面上ds處的波強(qiáng)度處的波強(qiáng)度, ,)(QF為傾斜因子為傾斜因子. .)(kP 處波的強(qiáng)度處波的強(qiáng)度2)(0 ppEI 1, 0maxkk)(cos)()(0pptEsrtrkQFEsp

30、d) 2cos()()()(0,2k)(k2說(shuō)明說(shuō)明(1) 對(duì)于一般衍射問(wèn)題，用積分計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，實(shí)際中常用對(duì)于一般衍射問(wèn)題，用積分計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，實(shí)際中常用半波帶法和振幅矢量法分析。半波帶法和振幅矢量法分析。(2) 惠更斯惠更斯菲涅耳原理在惠更斯原理的基礎(chǔ)上給出了次菲涅耳原理在惠更斯原理的基礎(chǔ)上給出了次波源在傳播過(guò)程中的振幅變化及位相關(guān)系。波源在傳播過(guò)程中的振幅變化及位相關(guān)系。01)(k( (遠(yuǎn)場(chǎng)衍射遠(yuǎn)場(chǎng)衍射) )2. 夫瑯禾費(fèi)衍射夫瑯禾費(fèi)衍射( (近場(chǎng)衍射近場(chǎng)衍射) )1. 菲涅耳衍射菲涅耳衍射 三三. 光的衍射分類(lèi)光的衍射分類(lèi)OP0PS無(wú)限遠(yuǎn)光源無(wú)限遠(yuǎn)光源無(wú)限遠(yuǎn)相遇無(wú)限遠(yuǎn)相遇S光源光源O

31、, ,觀察屏觀察屏E (或二者之或二者之一一) 到衍射屏到衍射屏S 的距離為有的距離為有限的衍射，如限的衍射，如圖圖所示。所示。光源光源O , ,觀察屏觀察屏E 到衍射屏到衍射屏S 的距離均為無(wú)窮遠(yuǎn)的衍射，的距離均為無(wú)窮遠(yuǎn)的衍射，如如圖圖所示。所示。E( 菲涅耳衍射菲涅耳衍射 )( 夫瑯禾費(fèi)衍射夫瑯禾費(fèi)衍射 )fP0C*Of BA10.6 單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射一一. 典型裝置典型裝置( 單縫夫瑯禾費(fèi)衍射典型裝置單縫夫瑯禾費(fèi)衍射典型裝置 )x sinaAC 的光程差的光程差PBA,二二. 菲涅耳菲涅耳半波帶法半波帶法1. 衍射暗紋、明紋條件衍射暗紋、明紋條件AB 中央明紋中央明紋

32、0sina( a 為縫為縫 AB的寬度的寬度 )此時(shí)縫分為兩個(gè)此時(shí)縫分為兩個(gè)“半波帶半波帶”, ,22sinaP 為暗紋。為暗紋。BA ，3 , 2 , 122sin kka暗紋條件暗紋條件半波帶半波帶半波帶半波帶 AB1122P 為明紋。為明紋。23sina此時(shí)縫分成三個(gè)此時(shí)縫分成三個(gè)“半波帶半波帶”, ,，3 , 2 , 1 2) 1 2(sin kka明紋條件明紋條件D|2|2sinasina|2|2|2|2|2 AB|2|2sina(1) 得到的暗紋和中央明紋位置精確得到的暗紋和中央明紋位置精確, ,其它明紋位置只是近似其它明紋位置只是近似(2) 單縫衍射單縫衍射和雙縫干涉條紋比較。和

33、雙縫干涉條紋比較。單縫衍射條紋單縫衍射條紋雙縫干涉條紋雙縫干涉條紋說(shuō)明說(shuō)明LfoaBAPxCsina22k)2 ,1(k減弱減弱212）（k)2 ,1(k加強(qiáng)加強(qiáng)LfoaBAPxCftgx，sinfafk)2 ,1(k暗紋暗紋afk212）（)2 ,1(k明紋明紋x角很小LfoaBAPxCI1122331. . 暗紋位置暗紋位置afx1兩條，對(duì)稱(chēng)分布屏幕中央兩側(cè)。兩條，對(duì)稱(chēng)分布屏幕中央兩側(cè)。其它各級(jí)暗紋也兩條，對(duì)稱(chēng)分布。其它各級(jí)暗紋也兩條，對(duì)稱(chēng)分布。afkxLfoaBAPxCI11223311222. . 明紋位置明紋位置afx231兩條，對(duì)稱(chēng)分布屏幕中央兩側(cè)。兩條，對(duì)稱(chēng)分布屏幕中央兩側(cè)。其它

34、各級(jí)明紋也兩條，對(duì)稱(chēng)分布。其它各級(jí)明紋也兩條，對(duì)稱(chēng)分布。afkx212）（LfoaBAPxCI1122333. .中央明紋寬度中央明紋寬度為兩個(gè)一級(jí)暗紋間距為兩個(gè)一級(jí)暗紋間距0l102xlaf24. .相鄰條紋間距相鄰條紋間距相鄰暗紋間距相鄰暗紋間距kkxxx1afkafk)1(af20l相鄰明紋間距相鄰明紋間距kkxxx1afkafk2)12(21)1(2af20l除中央明紋以外，衍射條紋平行等距。除中央明紋以外，衍射條紋平行等距。條紋間距條紋間距afx1. .xaf、xaf、衍射現(xiàn)象明顯。衍射現(xiàn)象明顯。衍射現(xiàn)象不明顯。衍射現(xiàn)象不明顯。2. .3. 角寬度和線(xiàn)寬度角寬度和線(xiàn)寬度衍射屏衍射屏透

35、鏡透鏡觀測(cè)屏觀測(cè)屏011x2xof0 x1x1x1中央明紋中央明紋 角寬度角寬度a2210線(xiàn)寬度線(xiàn)寬度afffx22tan2110角寬度角寬度相鄰兩暗紋中心對(duì)應(yīng)的衍射角之差相鄰兩暗紋中心對(duì)應(yīng)的衍射角之差線(xiàn)寬度線(xiàn)寬度觀察屏上相鄰兩暗紋中心的間距觀察屏上相鄰兩暗紋中心的間距第第k 級(jí)明紋級(jí)明紋 角寬度角寬度ak請(qǐng)寫(xiě)出線(xiàn)寬度請(qǐng)寫(xiě)出線(xiàn)寬度(1)波長(zhǎng)越長(zhǎng)，縫寬越小波長(zhǎng)越長(zhǎng)，縫寬越小, ,條紋寬度越寬。條紋寬度越寬。a2210波動(dòng)光學(xué)退化到幾何光學(xué)。波動(dòng)光學(xué)退化到幾何光學(xué)。0a001a0觀察屏上不出現(xiàn)暗紋。觀察屏上不出現(xiàn)暗紋。一些結(jié)論一些結(jié)論(2)(4) 縫位置變化不影響條紋位置分布縫位置變化不影響條紋位

36、置分布(3)fBA( 單縫夫瑯禾費(fèi)衍射典型裝置單縫夫瑯禾費(fèi)衍射典型裝置 )求求kka)sinsin(aksinsin), 3 , 2 , 1(k對(duì)于暗紋有對(duì)于暗紋有則則如圖示，設(shè)有一波長(zhǎng)為如圖示，設(shè)有一波長(zhǎng)為 的單色平面波沿著與縫平面的法的單色平面波沿著與縫平面的法線(xiàn)成線(xiàn)成 角的方向入射到寬為角的方向入射到寬為 a 的單縫的單縫 AB 上。上。解解 在狹縫兩個(gè)邊緣處，衍射角為在狹縫兩個(gè)邊緣處，衍射角為 的兩光的光程差為的兩光的光程差為)sinsin(a例例AB asinasin寫(xiě)出各級(jí)暗條紋對(duì)應(yīng)的衍射角寫(xiě)出各級(jí)暗條紋對(duì)應(yīng)的衍射角 所滿(mǎn)足的條件。所滿(mǎn)足的條件。10.7 10.7 圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射

37、圓孔夫瑯禾費(fèi)衍射 光學(xué)儀器的分辨率光學(xué)儀器的分辨率1. 圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射孔徑為孔徑為D衍射屏衍射屏中央亮斑中央亮斑( (愛(ài)里斑愛(ài)里斑) ) 22. 1 0D2. 透鏡的分辯本領(lǐng)透鏡的分辯本領(lǐng)幾何光學(xué)幾何光學(xué) 物點(diǎn)物點(diǎn)相對(duì)光強(qiáng)曲線(xiàn)相對(duì)光強(qiáng)曲線(xiàn)0Lf經(jīng)圓孔衍射后經(jīng)圓孔衍射后, ,一個(gè)點(diǎn)光源對(duì)應(yīng)一個(gè)愛(ài)里斑一個(gè)點(diǎn)光源對(duì)應(yīng)一個(gè)愛(ài)里斑波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)物點(diǎn)物點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)像點(diǎn)像點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)像斑像斑愛(ài)里斑的半角寬度為愛(ài)里斑的半角寬度為瑞利判據(jù)瑞利判據(jù): :對(duì)于兩個(gè)等光強(qiáng)的非相干物點(diǎn)對(duì)于兩個(gè)等光強(qiáng)的非相干物點(diǎn), ,如果一個(gè)像斑中心恰好落在如果一個(gè)像斑中心恰好落在另一像斑的邊緣另一像斑的邊緣( (第

38、一暗紋處第一暗紋處),),則此兩像被認(rèn)為是剛好能分辨。此時(shí)兩則此兩像被認(rèn)為是剛好能分辨。此時(shí)兩像斑中心角距離為最小分辨角像斑中心角距離為最小分辨角 1可分辨可分辨剛可分辨剛可分辨13不可分辨不可分辨2 3 2 22. 1 0DD22. 1 眼睛的最小分辨角為眼睛的最小分辨角為cm 120d設(shè)人離車(chē)的距離為設(shè)人離車(chē)的距離為 S 時(shí)時(shí)，恰能分辨這兩盞燈。恰能分辨這兩盞燈。931055022. 120. 1100 . 522. 1DddSm 1094. 83Sd取取在迎面駛來(lái)的汽車(chē)上，兩盞前燈相距在迎面駛來(lái)的汽車(chē)上，兩盞前燈相距120 cm ，設(shè)夜間人眼瞳，設(shè)夜間人眼瞳孔直徑為孔直徑為5.0 mm

39、，入射光波為，入射光波為 550 nm。例例人在離汽車(chē)多遠(yuǎn)的地方，眼睛恰能分辨這兩盞燈？人在離汽車(chē)多遠(yuǎn)的地方，眼睛恰能分辨這兩盞燈？求求解解d =120 cmS由題意有由題意有mm 0 . 5Dnm 550 觀察者觀察者一一. 衍射光柵衍射光柵1. 光柵光柵反射光柵反射光柵透射光柵透射光柵透光寬度透光寬度不透光寬度不透光寬度2 . 光柵常數(shù)光柵常數(shù)d badab 大量等寬等間距的平行狹縫大量等寬等間距的平行狹縫( (或反射面或反射面) )構(gòu)成的光學(xué)元件構(gòu)成的光學(xué)元件光柵寬度為光柵寬度為 l ，每毫米縫數(shù)每毫米縫數(shù)為為 m ，則，則總縫數(shù)總縫數(shù)lmN10.8 衍射光柵衍射光柵1 01k10II2

40、 2x2sdP1soaad3只考慮單縫衍射強(qiáng)度分布只考慮單縫衍射強(qiáng)度分布只考慮雙縫干涉強(qiáng)度分布只考慮雙縫干涉強(qiáng)度分布雙縫光柵強(qiáng)度分布雙縫光柵強(qiáng)度分布f3. 光柵衍射的基本特點(diǎn)光柵衍射的基本特點(diǎn)屏上的強(qiáng)度為屏上的強(qiáng)度為單縫衍射單縫衍射和和縫間縫間干涉干涉的共同結(jié)果。的共同結(jié)果。以二縫光柵為例以二縫光柵為例x結(jié)論結(jié)論：1 01k10II303k660II1 sind二二. 多縫干涉多縫干涉1. 五五縫干涉例子縫干涉例子kdsinl 主極大角位置條件主極大角位置條件, 2 , 1 , 0kk 稱(chēng)為主極大級(jí)數(shù)稱(chēng)為主極大級(jí)數(shù)2sin2 kdAAA5IAI225相鄰兩縫在相鄰兩縫在 P點(diǎn)點(diǎn)引起引起的光振動(dòng)

41、相位差為的光振動(dòng)相位差為l 主極大強(qiáng)度主極大強(qiáng)度為主極條件下單縫在為主極條件下單縫在 P 點(diǎn)引起光振動(dòng)矢量的振幅點(diǎn)引起光振動(dòng)矢量的振幅Pba LfoAmdsin5,11, 9 , 6 , 4 , 2 , 1m2 5m1A5A4A3A2Al 暗紋條件暗紋條件各縫光振幅矢量各縫光振幅矢量: :5321 ., , ,AAAA相鄰矢量相位差相鄰矢量相位差: : sin2 d 暗紋條件暗紋條件(1) 對(duì)五縫干涉，相鄰兩主極大間有對(duì)五縫干涉，相鄰兩主極大間有4個(gè)極小，個(gè)極小，3個(gè)次極大。個(gè)次極大。結(jié)論結(jié)論-6-5-4-3-2-10+1+2+3+4+5 +6I/I (2)主極大光強(qiáng)是相應(yīng)位置處單縫引起光強(qiáng)的

42、主極大光強(qiáng)是相應(yīng)位置處單縫引起光強(qiáng)的 52 倍。倍。k對(duì)對(duì)N 縫干涉兩主極大間縫干涉兩主極大間有有N - - 1個(gè)個(gè)極小，極小， N - - 2 個(gè)次極大。個(gè)次極大。1 m0 m1 m081 II1 m0 m1 m04 II2N5N9N衍射屏上總能量衍射屏上總能量NE 主極大的強(qiáng)度主極大的強(qiáng)度2NI 由能量守恒，主極大的由能量守恒，主極大的寬度寬度N1隨著隨著N 的增大，主極的增大，主極大變得更為尖銳，且大變得更為尖銳，且主極大間為暗背景主極大間為暗背景2. N 縫干涉縫干涉1 m0 m1 m025 II縫干涉強(qiáng)度分布縫干涉強(qiáng)度分布縫干涉強(qiáng)度分布縫干涉強(qiáng)度分布縫干涉強(qiáng)度分布縫干涉強(qiáng)度分布三三.

43、 光柵的夫瑯禾費(fèi)衍射光柵的夫瑯禾費(fèi)衍射1. 單縫衍射和縫間干涉的共同結(jié)果單縫衍射和縫間干涉的共同結(jié)果1 N20 N6 N5 N3 N2 N幾種縫的光柵衍射幾種縫的光柵衍射縫間干涉主極大就是光柵衍射主極大，其位置滿(mǎn)足縫間干涉主極大就是光柵衍射主極大，其位置滿(mǎn)足kdsin, 3 , 2 , 1 , 0k 光柵方程光柵方程 多縫干涉主極大光強(qiáng)受單縫衍射光強(qiáng)調(diào)制，使得主極大光多縫干涉主極大光強(qiáng)受單縫衍射光強(qiáng)調(diào)制，使得主極大光強(qiáng)大小不同，在單縫衍射光強(qiáng)極小處的強(qiáng)大小不同，在單縫衍射光強(qiáng)極小處的主極大主極大缺級(jí)。缺級(jí)。kasindkaksinadkk2ad23ad6, 4, 2k9, 6, 3k缺級(jí)條件缺

44、級(jí)條件如如缺級(jí)缺級(jí)缺級(jí)缺級(jí)3. 缺級(jí)條件分析缺級(jí)條件分析, 3 , 2 , 1 k2. 光柵方程光柵方程kdsin四四. 光柵光譜及分辨本領(lǐng)光柵光譜及分辨本領(lǐng)1. 光柵光譜光柵光譜0級(jí)級(jí)1級(jí)級(jí)2級(jí)級(jí)-2級(jí)級(jí)-1級(jí)級(jí)3級(jí)級(jí)-3級(jí)級(jí)白光的光柵光譜白光的光柵光譜2. 光柵的色分辨本領(lǐng)光柵的色分辨本領(lǐng)( 將波長(zhǎng)相差很小的兩個(gè)波長(zhǎng)將波長(zhǎng)相差很小的兩個(gè)波長(zhǎng) 和和 + 分開(kāi)的能力分開(kāi)的能力 )光柵的色分辨率光柵的色分辨率 kNR五五. 斜入射的光柵方程斜入射的光柵方程kd)sin(sin主極大條件主極大條件k = 0, 1, 2, 3N缺級(jí)條件缺級(jí)條件)sin(sinkakd)sin(sin最多明條紋數(shù)最多

45、明條紋數(shù))22()sin2(sinmaxdk)sin2 (sin max-dk1maxmaxkkNAB asinsinap當(dāng)當(dāng) = -90o 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) = 90o 時(shí)時(shí)一束波長(zhǎng)為一束波長(zhǎng)為 480 nm 的單色平行光，照射在每毫米內(nèi)有的單色平行光，照射在每毫米內(nèi)有600條刻痕的平面透射光柵上。條刻痕的平面透射光柵上。求求 (1) 光線(xiàn)垂直入射時(shí)，最多能看到第幾級(jí)光譜？光線(xiàn)垂直入射時(shí)，最多能看到第幾級(jí)光譜？(2) 光線(xiàn)以光線(xiàn)以 30o入射角入射時(shí)，最多能看到第幾級(jí)光譜？入射角入射時(shí)，最多能看到第幾級(jí)光譜？kdsinm 106110600153ddkmax3108 . 461075kd)03sin

46、(sino5maxk例例解解1maxk(1)(2)(2) 斜入射時(shí)，可得到更高級(jí)次的光譜，提高分辨率。斜入射時(shí)，可得到更高級(jí)次的光譜，提高分辨率。(1) 斜入射級(jí)次分布不對(duì)稱(chēng)斜入射級(jí)次分布不對(duì)稱(chēng)(3) 垂直入射和斜入射相比，垂直入射和斜入射相比，完整級(jí)次數(shù)不變。完整級(jí)次數(shù)不變。(4) 垂直入射和斜入射相比，垂直入射和斜入射相比，缺級(jí)級(jí)次相同。缺級(jí)級(jí)次相同。kd)sin(sin)sin(sinkaadkk, 3 , 2 , 1 k上題中垂直入射級(jí)數(shù)上題中垂直入射級(jí)數(shù)3 , 2 , 1 , 0 , 1, 2, 3k斜入射級(jí)數(shù)斜入射級(jí)數(shù)5 , 4 , 3 , 2 , 1 , 0 , 1k說(shuō)明說(shuō)明時(shí)，

47、第二級(jí)主極大也發(fā)生缺級(jí)，不符題意，舍去。時(shí)，第二級(jí)主極大也發(fā)生缺級(jí)，不符題意，舍去。每毫米均勻刻有每毫米均勻刻有100條線(xiàn)的光柵，寬度為條線(xiàn)的光柵，寬度為D =10 mm，當(dāng)波，當(dāng)波長(zhǎng)為長(zhǎng)為500 nm的平行光垂直入射時(shí)，第四級(jí)主極大譜線(xiàn)剛好的平行光垂直入射時(shí)，第四級(jí)主極大譜線(xiàn)剛好消失，第二級(jí)主極大的光強(qiáng)不為消失，第二級(jí)主極大的光強(qiáng)不為 0 。光柵狹縫可能的寬度；光柵狹縫可能的寬度；例例(1) 光柵常數(shù)光柵常數(shù) 第四級(jí)主極大缺級(jí)，故有第四級(jí)主極大缺級(jí)，故有abak441 kmm 10110012ba求求解解時(shí)時(shí)1 kmm 105 . 24101432baa2 k時(shí)，時(shí)，3 kmm 105 .

48、7341013432baa10.9 X射線(xiàn)的衍射射線(xiàn)的衍射1895年倫琴發(fā)現(xiàn)年倫琴發(fā)現(xiàn)X 射線(xiàn)。射線(xiàn)。X 射線(xiàn)是波長(zhǎng)很短的電磁波。射線(xiàn)是波長(zhǎng)很短的電磁波。X 射線(xiàn)的波長(zhǎng)：射線(xiàn)的波長(zhǎng)： 0.01 10nm陽(yáng)極陽(yáng)極（對(duì)陰極）（對(duì)陰極）陰極陰極X射線(xiàn)管射線(xiàn)管104105V+X 射線(xiàn)衍射射線(xiàn)衍射-勞厄?qū)嶒?yàn)勞厄?qū)嶒?yàn)勞勞厄厄斑斑點(diǎn)點(diǎn) 根據(jù)勞厄斑點(diǎn)的分根據(jù)勞厄斑點(diǎn)的分布可算出晶面間距，掌布可算出晶面間距，掌握晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。握晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。 晶體可看作三維晶體可看作三維立體光柵。立體光柵。晶體晶體底底片片鉛鉛屏屏X 射射線(xiàn)線(xiàn)管管布喇格父子布喇格父子(W.H.Bragg, W.L.Bragg)對(duì)倫琴射線(xiàn)衍射對(duì)倫

49、琴射線(xiàn)衍射的研究：的研究： d晶格常數(shù)晶格常數(shù)(晶面間距晶面間距) 掠射角掠射角光程差光程差 :干涉加強(qiáng)條件（布喇格公式）：干涉加強(qiáng)條件（布喇格公式）：A O.C. Bd2 sinACBCd2 sin0,1,2dkk討論：討論： 1. 如果晶格常數(shù)已知，可以用來(lái)測(cè)定如果晶格常數(shù)已知，可以用來(lái)測(cè)定X射線(xiàn)的射線(xiàn)的波長(zhǎng)，進(jìn)行倫琴射線(xiàn)的光譜分析。波長(zhǎng)，進(jìn)行倫琴射線(xiàn)的光譜分析。 2. 如果如果X 射線(xiàn)的波長(zhǎng)已知，可以用來(lái)測(cè)定晶體射線(xiàn)的波長(zhǎng)已知，可以用來(lái)測(cè)定晶體的晶格常數(shù)，進(jìn)行晶體的結(jié)構(gòu)分析。的晶格常數(shù)，進(jìn)行晶體的結(jié)構(gòu)分析。符合上述條件時(shí)，各層晶面的反射線(xiàn)干涉后符合上述條件時(shí)，各層晶面的反射線(xiàn)干涉后將相互

50、加強(qiáng)。將相互加強(qiáng)。2 sin0,1,2dkk一一. 線(xiàn)偏振光線(xiàn)偏振光 ( (平面偏振光平面偏振光) )面對(duì)光的傳播方向觀察面對(duì)光的傳播方向觀察線(xiàn)偏振光可沿兩個(gè)相互垂直的方向分解線(xiàn)偏振光可沿兩個(gè)相互垂直的方向分解EExcos10.10 光的偏振性光的偏振性 馬呂斯定律馬呂斯定律( (光振動(dòng)平行板面光振動(dòng)平行板面) )(光振動(dòng)垂直板面光振動(dòng)垂直板面)線(xiàn)偏振光的表示法線(xiàn)偏振光的表示法 EEysinxEyEE二二. 自然光自然光面對(duì)光的傳播方向觀察面對(duì)光的傳播方向觀察自然光可用兩個(gè)相互獨(dú)立、沒(méi)有自然光可用兩個(gè)相互獨(dú)立、沒(méi)有固定相位關(guān)系、等振幅且振動(dòng)方固定相位關(guān)系、等振幅且振動(dòng)方向相互垂直的線(xiàn)偏振光表示

51、向相互垂直的線(xiàn)偏振光表示。yxEE yxIII自然光的表示法自然光的表示法 三三. 部分偏振光部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光部分偏振光部分偏振光可用兩個(gè)相互獨(dú)立、沒(méi)可用兩個(gè)相互獨(dú)立、沒(méi)有固定相位關(guān)系、不等振幅且振動(dòng)有固定相位關(guān)系、不等振幅且振動(dòng)方向相互垂直的線(xiàn)偏振光表示。方向相互垂直的線(xiàn)偏振光表示。部分偏振光的表示法部分偏振光的表示法平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)平行板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng)垂直板面的光振動(dòng)較強(qiáng) 四四. 偏振度偏振度部分偏振光可看成是自然光和線(xiàn)偏振光的混合部分偏振光可看成是自然光和線(xiàn)偏振光的混合, ,設(shè)部分偏振設(shè)部分偏振光的強(qiáng)度為光的強(qiáng)度為Ii

52、 , ,其中自然光強(qiáng)度為其中自然光強(qiáng)度為In ，線(xiàn)偏振光的強(qiáng)度為線(xiàn)偏振光的強(qiáng)度為Ip , ,則有則有npptpIIIIIp0p1p10 p線(xiàn)偏振光線(xiàn)偏振光部分偏振光部分偏振光自然光自然光偏振度偏振度pniIII一束部分偏振光一束部分偏振光, ,當(dāng)它通過(guò)一偏振片時(shí)當(dāng)它通過(guò)一偏振片時(shí), ,發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)取決于偏發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)取決于偏振片的取向可以變化振片的取向可以變化 5 倍。倍。例例解解pntIII依題意得依題意得)21(521npnIII32npptpIIIIIpnpII2求求 此光的偏振度。此光的偏振度。偏振片的起偏和檢偏偏振片的起偏和檢偏 馬呂斯定律馬呂斯定律一一. 起偏和檢偏起偏和檢偏自然光自然光I0線(xiàn)偏振光線(xiàn)偏振光I偏振化方向偏振化方向021II ?I 線(xiàn)偏振光線(xiàn)偏振光I二二. 馬呂斯定律馬呂斯定律 2EI