光學(xué)與原子物理2016秋

1、上節(jié)小結(jié)衍射光柵其中縫間干涉因子相鄰兩縫間位相差為單縫衍射在=0處產(chǎn)生振幅;單縫衍射因子主極大：?jiǎn)慰p衍射因子改變光強(qiáng)度在各級(jí)主極大條紋間的分配.縫間干涉次極大：極?。?在兩個(gè)主極大之間有N-2個(gè)次極大.在N很大情況下, 次極大的強(qiáng)度很弱.主極大的半角寬度越大, 越小, 亮條紋越細(xì)銳, 能量更集中在主極強(qiáng)方向上.單縫衍射改變光強(qiáng)度在各級(jí)主極大條紋間的分配. 造成主極大缺級(jí)零級(jí)主極大與單縫衍射中央零級(jí)（幾何像點(diǎn)L=0）重合.色散本領(lǐng)色分辨本領(lǐng)瑞利判據(jù) ：最小分辨角等于光譜線的半角寬度,即 可分辨最短波長(zhǎng)差光柵光譜閃耀光柵閃耀角 槽面寬度 相鄰槽間的距離d.槽間干涉與無(wú)關(guān). 入射光方向與光柵平面垂直

2、, 反射光方向?yàn)榧磫尾垩苌涔獾难苌浞逦恢?因此，單槽的角位置不重合.衍射光的中央極大與槽間干涉零級(jí)主極大k級(jí)被“照亮”. 閃耀波長(zhǎng).缺級(jí)本節(jié)要點(diǎn)X射線在晶體上的衍射全息照相光的橫波性利用二向色性產(chǎn)生偏振光3-7 X射線在晶體上的衍射 X射線：1895年由倫琴在進(jìn)行陰極射線放電管實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn).是波長(zhǎng)為 數(shù)量級(jí)的電磁波，穿透性很強(qiáng).晶體：晶格常數(shù)： 數(shù)量級(jí) 三維空間周期性形成三維光柵.勞厄斑產(chǎn)生原子內(nèi)部的電子在X光的作用下作受迫振動(dòng)，發(fā)出與照射X光頻率相同的散射光.這些散射光彼此相干,在空間發(fā)生干涉. 勞厄斑既是干涉主極強(qiáng)點(diǎn).主干涉極強(qiáng)位置：同一平面上點(diǎn)間干涉：光線 與 之間的光程差為相應(yīng)位相差 當(dāng)

3、 時(shí)， 即同一平面內(nèi)各點(diǎn) 干涉0級(jí)方向，就是以晶面為鏡面的反射光方向； 面間干涉光線 與 之間的光程差為面間干涉主極大條件為布拉格條件.不同晶面的晶格常數(shù)不同，布拉格條件 可寫(xiě)成 全息照相英女王評(píng)自家全息照片 波前的全息記錄全息感光片記錄 物光波與 參考光波 干涉圖樣,與原始物體沒(méi)有任何相似之處。設(shè)全息感光片平面為xy平面，物光波和參考光在該平面上的復(fù)振幅分布為兩束光波干涉產(chǎn)生的光強(qiáng)度分布為透射系數(shù) 使得透射系數(shù)與曝光上的光強(qiáng)成線性關(guān)選擇適當(dāng)?shù)钠毓鈺r(shí)間和沖洗時(shí)間,系.可設(shè)兩者之比為1.因此,全息圖的透射系數(shù)為物光波前的再現(xiàn)使用和參考光波完全相同的光波作再現(xiàn)時(shí)的照明光波,通過(guò)全息圖的光波在xy平

4、面上的復(fù)振幅分布為上式第一項(xiàng) 為照明 光波,即參考光波； 第二項(xiàng) 為物光波(成虛像)； 第三項(xiàng) 的共軛波. （波面的曲率與物光波相反：為物光波若物光波波發(fā)散,那么其共軛波就會(huì)聚,即對(duì)共軛波的影響通常是轉(zhuǎn)動(dòng)它的傳播方向.成實(shí)像).第五章 光的電磁性5-1 光的橫波性一、光是橫波1. 橫波與縱波區(qū)別縱波：振動(dòng)方向與波的傳播方向平行； 通過(guò)波的傳播方向所作的所有平面內(nèi)的振動(dòng)情況都相同； 波振動(dòng)對(duì)傳播方向具有軸對(duì)稱性.振動(dòng)面：波振動(dòng)矢量與傳播方向構(gòu)成平面.顯然, 縱波的各振動(dòng)面完全等價(jià).橫波：振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直；振動(dòng)面與其它包含傳播方向的平面不等價(jià). 波振動(dòng)對(duì)傳播方向不具有軸對(duì)稱性.2. 光是

5、橫波實(shí)驗(yàn) 1809年馬呂斯發(fā)現(xiàn)：把一片電氣石晶體對(duì)著從玻璃上反射光，以光線為軸旋轉(zhuǎn),通過(guò)電氣石晶體光線強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生周期性變化,因此,光波振動(dòng)對(duì)傳播方向不具有軸對(duì)稱性，即光是橫波.兩個(gè)偏振度.任意光矢量 二、自然光和偏振光1. 線偏振光（或平面偏振光）光矢量振動(dòng)方向（或振動(dòng)平面）不隨時(shí) 間改變.2. 自然光 任何方向都具有相同的平均振幅和能 量.原因在于原子發(fā)光具有隨機(jī)性:即不同時(shí) 間發(fā)出光波的傳播方向、振動(dòng)方向以及 初位相都不同.因此,平均效果就是任何方相同的平均振幅和能量.自然光可以分解為兩個(gè)振幅相等,振向垂直,相互沒(méi)有固定位相關(guān)系的線偏振光（后面講到橢圓偏振光時(shí)再進(jìn)一步說(shuō)明）. 3.部分偏振

6、光可視為平面偏振光與自然光的混合.面偏振光的振向都具有顯然, 平動(dòng)方向就是部分偏振光的振幅最大方向. 偏振度若 光波是自然光；若 若 光波是平面偏振光；光波是部分偏振光. 4.圖示5-2偏振光的產(chǎn)生一、由二向色性產(chǎn)生偏振光1二向色性與偏振片電氣石(只需1mm)當(dāng)光線射在這種晶體表面上時(shí),光矢量與光軸平行方向時(shí)被吸收得很少,光可以較多地通過(guò)；光矢量與光軸方向垂直時(shí)，被吸收得較多,光通過(guò)較少.二向色性還與光波長(zhǎng)有關(guān).當(dāng)振動(dòng)方向相互垂直的兩束線偏振白光通過(guò)晶體后會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色.碘化硫酸奎寧也有二向色性.偏振片聚乙烯醇膜在碘溶液中浸泡后,在較高的溫度下拉伸34倍,再烘干制成.拉伸方向：光矢量（或分量）推動(dòng)電子運(yùn)動(dòng)而做功,因而被強(qiáng)烈吸收；垂直拉伸方向：光矢量（或分量）不對(duì)電子做功,光波能通過(guò).該方向稱為透振方向.2.起偏與檢偏起偏與檢偏過(guò)程起偏器, 檢偏器.通過(guò) 光強(qiáng)通過(guò) 的光強(qiáng) 為入射自然光的一半(自然光可以分解成振動(dòng)方向垂直、振幅相等的二個(gè)獨(dú)立線偏振光). 通過(guò)