光學(xué)總結(jié)-5辦公文檔

線光源，這時(shí),在屏幕上將觀察到夫瑯和費(fèi)圓孔衍射，簡稱圓孔衍射。衍射圖樣的中心為一明亮圓斑，稱為愛里斑不同的，在晶體中同一點(diǎn)所引起的子波面是旋轉(zhuǎn)橢圓球面，稱為波面。由于兩種光線沿光軸速度相差最大。尋常光線光源，這時(shí),在屏幕上將觀察到夫瑯和費(fèi)圓孔衍射，簡稱圓孔衍射。衍射圖樣的中心為一明亮圓斑，稱為愛里斑不同的，在晶體中同一點(diǎn)所引起的子波面是旋轉(zhuǎn)橢圓球面，稱為波面。由于兩種光線沿光軸速度相差最大。尋常光射線照射在單晶體上，所獲得的衍射圖樣稱為勞厄相（或勞厄斑）。第十八章光的偏振一、基本要求⑴理解自然光定兩束光的起、終點(diǎn).（起、終點(diǎn)：等相面――聚光點(diǎn)，或分光點(diǎn)――等相面）2。再算兩束光的光程差或位相差⑴掌握光的相干條件以及獲得相干光的方法.⑷了解邁克耳遜干涉儀，搞清相關(guān)的計(jì)算.（一）光的相干基本知識(shí)光的干涉現(xiàn)象是指因兩束光波相遇而引起光的強(qiáng)度重新分布的干光的光源叫做相干光源。劈尖干涉、牛頓環(huán)干涉、等傾干涉等.（二）光程和光程差光程:L=nx。引入光程的概念，是把光在不同媒質(zhì)的傳播都折算2．光程差――兩束光的光程之差（起、終點(diǎn)：等相面――聚光點(diǎn)，或分光點(diǎn)――等相面）（）兩束光的位相差Ф與光程差之間的關(guān)系為等式成立時(shí)的k才取為第一個(gè)取值.從和發(fā)出的兩束相干光在屏幕上任一場點(diǎn)的光程差為反射方向散射的光程差當(dāng)（17－17反射方向散射的光程差當(dāng)（17－17）時(shí)，各層晶面反射線都將相互加強(qiáng)，形成亮點(diǎn)，式(17－17）稱為布等式左邊就是相鄰兩縫的光線的光程差由于所有相鄰的狹縫所發(fā)出的光束的光程差是波長的整數(shù)倍，在點(diǎn)干涉的結(jié)方向振幅最小，這種光稱為部分偏振光。其表示方法如圖18－4(）所示。部分偏振光還可以用數(shù)目不等的下傳―反射所在介質(zhì)的折射率；這個(gè)特定角稱為起今振角或布儒斯特角。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),當(dāng)光線以起偏振角入射時(shí)，反射（真空）相鄰兩明紋或兩暗紋間的距離都是（16－8）⑴屏幕上的干涉條紋是一組平行等間距的明、暗相間的直條紋。⑵用白光做光源時(shí)，除中央明紋是白光外,在中央明紋的兩側(cè)將紋級數(shù)的增加，不同級的條紋會(huì)發(fā)生重疊.(16－9）有關(guān).關(guān)于薄膜干涉的幾點(diǎn)說明含劈尖和牛頓環(huán)、邁克耳孫干涉儀,向各方向發(fā)出衍射射線，稱為散射。不僅有表面的散射,還有晶體內(nèi)層的散射,向各方向發(fā)出衍射射線，稱為散射。不僅有表面的散射,還有晶體內(nèi)層的散射.當(dāng)一束射線以掠射角φ（射線與為兩類:夫瑯和費(fèi)衍射和菲涅耳衍射本書主要討論夫瑯和費(fèi)衍射.帶有單縫的衍射屏形成的夫瑯和費(fèi)衍射稱為單縫個(gè)單縫的衍射結(jié)果是暗紋，即使多縫干涉再疊加，光強(qiáng)也還是零，則該級明條紋將在屏幕上消失，這種稱為缺級現(xiàn)射現(xiàn)象限制了光學(xué)儀器的分辯本領(lǐng)。為了給出能否分清兩個(gè)像點(diǎn)的客觀標(biāo)準(zhǔn),通常采用瑞利提出的確定分辯極限的！！不同的光程差,產(chǎn)生不同的條紋。這種干涉稱為等厚干涉。常見的等厚干涉有兩種即劈尖干涉和牛頓環(huán)干涉.⑴干涉條紋是一組平行于棱邊的明暗相間的直條紋.與薄膜折射率成反比,折射率越大,條紋越密;L與入射波長成正若是空氣劈尖（如兩塊平面玻璃片，一端互相疊合，其夾角(劈尖角）很小。另一端夾一薄紙片，因此,兩塊玻璃之間形成一劈尖形2．明環(huán)和暗環(huán)的半徑下，光和光的傳播方向相同，都沿著晶面法線方向.但是，光和光沿此方向的傳播速度不相等，它們的波陣面并不如方解石、石英等），光在其中的傳播速度與光的傳播方向以及光的振動(dòng)方向有關(guān),這種晶體叫做光學(xué)的各向異性變，而另一束光則隨著晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)繞前一束光旋轉(zhuǎn)，如圖18－9下，光和光的傳播方向相同，都沿著晶面法線方向.但是，光和光沿此方向的傳播速度不相等，它們的波陣面并不如方解石、石英等），光在其中的傳播速度與光的傳播方向以及光的振動(dòng)方向有關(guān),這種晶體叫做光學(xué)的各向異性變，而另一束光則隨著晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)繞前一束光旋轉(zhuǎn)，如圖18－9所示.根據(jù)折射定律,入射角＝0時(shí)，折，波射線也重合,傳播方向一致，所以,在光軸方向上沒有發(fā)生雙折射.4．尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡是常用的獲得觀察屏⑴了解惠更斯―菲涅耳原理。理解分析單縫夫瑯禾費(fèi)衍射明暗紋此原理可定量解釋光的衍射現(xiàn)象.本書主要討論夫瑯和費(fèi)衍射.帶有單縫的衍射屏形成的夫瑯和此式是對稱式,k=0是衍射中央明紋。實(shí)際中央明C從單縫的兩邊沿Ａ和Ｂ所發(fā)出的子波同向光線到─暗紋中心a0AB可見中央明紋線寬度是其紋兩側(cè)對透鏡光心的張θ0衍射1．圓孔夫瑯和費(fèi)衍射在圖17－衍射1．圓孔夫瑯和費(fèi)衍射在圖17－2所示的單縫衍射實(shí)驗(yàn)裝置中，將衍射屏上的單縫改為圓孔，用點(diǎn)光源代替成明環(huán)和暗環(huán)的條件牛頓環(huán)可以看成是:弧形的空氣劈尖.所在域是整個(gè)環(huán)域.形成明、暗環(huán)的條件為在中心處，線光源，這時(shí),在屏幕上將觀察到夫瑯和費(fèi)圓孔衍射，簡稱圓孔衍射。衍射圖樣的中心為一明亮圓斑，稱為愛里斑果都是相互加強(qiáng)，形成光柵衍射明條紋，也稱主極大(是多縫干涉的明紋，又叫光譜線）。正、負(fù)號(hào)表示各級主極當(dāng)某一級明條紋的角寬度就是該明條紋一側(cè)的相鄰兩個(gè)暗條紋中心對透鏡光心所張的角度.（三）光柵衍射光柵，屏幕置于透鏡的焦平面上,經(jīng)光柵衍射的光線通過透鏡的會(huì)聚光柵衍射條紋應(yīng)看作單縫衍射光強(qiáng)的多光束干涉之效果。點(diǎn)干涉的結(jié)果都是相互加強(qiáng)，形成光柵衍射明條紋，也稱主極大(是中央主極大明紋的兩側(cè)對稱分布著.即由式給出。級明紋實(shí)際看不到振器，也可用作檢偏振器。（五)偏振光的干涉1振器，也可用作檢偏振器。（五)偏振光的干涉1．偏振光干涉的裝置示意圖在實(shí)驗(yàn)中觀察偏振光干涉的裝置示意明顯,當(dāng)＜＜1，衍射現(xiàn)象忽略不計(jì)。這時(shí)，光整直線傳播，屬于幾何光學(xué)問題。2．光學(xué)儀器的分辯本領(lǐng)光的衍判據(jù).判據(jù)規(guī)定:如果一個(gè)點(diǎn)光源的愛里斑中心，剛好與另一個(gè)點(diǎn)光源的愛里斑邊緣（第一級暗環(huán))相重合,就稱夫瑯和費(fèi)衍射，簡稱單縫衍射。2．單縫衍射實(shí)驗(yàn)裝置示意圖3．單縫衍射式平面中央明紋(區(qū)）寬度可見中央明⑶若以的光照射光柵時(shí),各種單色光將產(chǎn)生各自的衍射條紋，除了中央明條紋仍為白色，各種波長的同一級譜線,組成一個(gè)彩色光帶，稱在圖17－2所示的單縫衍射實(shí)驗(yàn)裝置中，將衍射屏上的單縫改為孔衍射，簡稱圓孔衍射。衍射圖樣的中心為一明亮圓斑，稱為愛里斑,它占整個(gè)入射光整光強(qiáng)的外圍是一組同心的暗環(huán)和明為光的衍射現(xiàn)象限制了光學(xué)儀器的分辯本領(lǐng)。為了給出能否分清兩由此可見，要想提高光學(xué)儀器的分辯本領(lǐng)，可減小波長或增加透不僅有表面的散射,還有晶體內(nèi)層的散射.當(dāng)一束射線以掠射給定后，干涉條紋只取決于光照處的膜厚和光線的傾角。此時(shí)，有兩種情況：A）等傾干涉如果均勻相同,給定后，干涉條紋只取決于光照處的膜厚和光線的傾角。此時(shí)，有兩種情況：A）等傾干涉如果均勻相同,則對于常光反射到棱鏡側(cè)壁上，只讓非常光通過棱鏡，從而獲得一束振動(dòng)方向固定的線偏振光。尼科耳棱鏡即可和作起偏衍射射線的衍射是晶體點(diǎn)陣所散射的射線相互干涉的結(jié)果。英國布拉格父子（和)提出了一種研究射線在晶體上衍6－4)得暗紋中心：相鄰兩明紋或兩暗紋間的距離都是（16－8）·裝置若放在媒質(zhì)（n）中，則公式不變，上，被不同的原子所散射的射線,在按反射定律所確定的方向向散射的光程差稱為布拉格公式.通過晶體的射線的衍射，不僅可以測定單色射線的波長，而且還可以了解晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu).用連續(xù)譜的射線照射在單晶體上，所獲得的衍射圖樣稱為勞厄相（或勞厄⑴理解自然光和偏振光。了解線偏振光的獲得方法和檢驗(yàn)方法。在自然光中，可以把任一取向的振動(dòng)，分解為相互垂直的兩個(gè)圖中把自然光分解成方向和方向.這兩個(gè)垂直分振動(dòng)均等于自然光總能量的一半.在自然光的表示方法中,用黑點(diǎn)表示垂直于紙面的光振動(dòng),用短線表示紙面內(nèi)的光振動(dòng)，且畫成均等分布以表示兩者振幅相稱為偏振.所示.線偏振光的振動(dòng)方向與光的傳播方向所組成的平面，稱為偏振⑵部分偏振光一束光的光矢量含有各個(gè)方向的振動(dòng)，但在平行于紙面的振動(dòng)較強(qiáng).⑶圓偏振光和橢圓偏振光這兩種光的特點(diǎn)是在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi),光矢量按一定頻率左旋或右旋.如果光矢量的端而d的倒數(shù)稱為光柵的單位寬度的刻線數(shù).而d的倒數(shù)稱為光柵的單位寬度的刻線數(shù).一束平行單色光垂直照射光柵，屏幕置于透鏡的焦平面上,經(jīng)光柵衍射為明條紋中心;當(dāng)滿足（16－14）時(shí)，該處干涉極小，為暗條紋中心。2．干涉條紋的特點(diǎn)⑴干涉條紋是一組用表示,則（17－16)由此可見，要想提高光學(xué)儀器的分辯本領(lǐng)，可減小波長或增加透鏡的直徑。（五)射線達(dá)式或k必須有“±"號(hào)。(三)楊氏雙縫干涉從和發(fā)出的兩束相干光在屏幕上任一場點(diǎn)的光程差為(空氣中的裝光矢量的端點(diǎn)軌跡是一個(gè)橢圓，這種光稱為橢圓偏振光，如圖18－5（）所示。根據(jù)相互垂直的簡諧振動(dòng)的合成規(guī)律,圓偏振動(dòng)和橢圓偏振光中,光矢量的轉(zhuǎn)動(dòng)都相當(dāng)于兩個(gè)相互垂直的振動(dòng)的合成。因此，動(dòng)是有確定的位相關(guān)系的。自然光變成線偏振光的器件稱為起偏器。偏振片就是一種起偏器.器使用。讓一束線偏振光照射到偏振片上，如果光的傳播方向?yàn)檩S,著由最亮變到最暗，再由最暗變到最亮的過程.這是入射光為線偏振＝角.――線偏振光的偏振方向和檢偏器的偏振方向之間的夾反射光成為線偏振光，振動(dòng)面垂直于入射面。這個(gè)特定角稱為起今振角或布儒斯特角。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),當(dāng)光線以起偏光照射光柵時(shí),各種單色光將產(chǎn)生各自的衍射條紋，除了中央明條紋仍為白色，各種波長的同一級譜線,光照射光柵時(shí),各種單色光將產(chǎn)生各自的衍射條紋，除了中央明條紋仍為白色，各種波長的同一級譜線,組成一個(gè)何可能的方向，沒有一個(gè)方向較其它方向更占優(yōu)勢,即平均來看，沿所有可能方向上，光矢量的振幅可看作完全相布的影響.⑵理解光柵衍射公式。會(huì)確光柵衍射譜線的位置.會(huì)分析光柵常數(shù)及波長對光柵衍射譜線分布的影響。18－2所示。2．偏振光對偏振光來說，光矢量對傳播方向是不對稱的,這種不對稱性稱為偏振.⑴線偏振光如在某些物質(zhì)（如玻璃、水等）中,光的傳播速度與光的傳播方向無），光的振動(dòng)方向有關(guān),這種晶體叫做光學(xué)的各向異性介質(zhì).當(dāng)一束光射當(dāng)光垂直于晶體表面入射而產(chǎn)生雙折射時(shí),如果將晶體繞光的入射方向慢慢轉(zhuǎn)動(dòng),其中按原方向傳播的那一束光方向不變，而另一束器檢驗(yàn)的結(jié)果表明,光和光都是線偏振光，在一定條件下，光和光的⑵單軸晶體的折射率各個(gè)方向上是不同的，在晶體中同一點(diǎn)所引起的子波面是旋轉(zhuǎn)橢圓球圖18－11所示。在這種情況下，自平面波波陣面上任意兩點(diǎn)和向晶體方向振幅最小，這種光稱為部分偏振光。其表示方法如圖18－4(方向振幅最小，這種光稱為部分偏振光。其表示方法如圖18－4(）所示。部分偏振光還可以用數(shù)目不等的下傳⑴了解惠更斯―菲涅耳原理。理解分析單縫夫瑯禾費(fèi)衍射明暗紋分布規(guī)律的方法。會(huì)分析縫寬及波長對衍射條紋分圖18－10（）所示.3.單軸晶體中光、光的傳播方向下面討論在幾種最簡單的情況下，如何由惠更斯作圖法：一是分波陣面法,如:楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)、菲涅耳雙棱鏡實(shí)驗(yàn)、洛埃鏡實(shí)驗(yàn)等;二是分振幅法，如：薄膜干涉、劈尖一對正交的偏振片,是一塊厚度為的方解石晶片，其光軸平行于晶面,＝當(dāng)或或。偏振片也可當(dāng)檢偏器