条纹宽度条纹宽度——明条纹在屏上呈现的宽度明条纹在屏上呈现的宽度 线宽度（焦距线宽度（焦距f ））角宽度角宽度（其它是中央明条纹的一半（其它是中央明条纹的一半)中央明条纹：中央明条纹：中央两侧第一暗条纹之间的区域中央两侧第一暗条纹之间的区域 1、爱里斑的半角宽、爱里斑的半角宽 度度 ——中央亮点与第一暗环对应的衍射角中央亮点与第一暗环对应的衍射角 2、瑞利判据、瑞利判据——分辨两个物点的最小可分辨的角分辨两个物点的最小可分辨的角S1S23、光学仪器分辨本领、光学仪器分辨本领二、圆孔衍射二、圆孔衍射 三、光栅三、光栅(grating)衍射衍射1、、 衍射光栅衍射光栅 透透射射光光栅栅AabPOf——许多许多等宽度等宽度、、等距离等距离的狭缝排列起来形成的的狭缝排列起来形成的光学元件光学元件. . 明纹位置明纹位置相邻两缝间的光程差相邻两缝间的光程差光栅常数：光栅常数：光栅常数光栅常数衍射角衍射角a：：透光部分的宽度透光部分的宽度b：：不透光部分的宽度不透光部分的宽度2、光栅衍射条纹的形成、光栅衍射条纹的形成 光栅的衍射条纹是光栅的衍射条纹是衍射衍射和和干涉干涉的总效果的总效果多缝干涉多缝干涉每一条缝衍每一条缝衍射后的光强射后的光强分布相同分布相同 N 个缝光矢量叠加后：个缝光矢量叠加后：A用光矢量用光矢量A 的叠加来解释光强分布的叠加来解释光强分布:第一个与第二个缝光束的相位差为第一个与第二个缝光束的相位差为当相邻两缝光束的光程差为当相邻两缝光束的光程差为——第一个缝光束的光矢量第一个缝光束的光矢量——第二个缝光束的光矢量第二个缝光束的光矢量当相邻两缝光束的相位差为当相邻两缝光束的相位差为 当相邻两缝光束的相位差为当相邻两缝光束的相位差为A = 0= 0暗条纹的合振幅暗条纹的合振幅 3、光栅方程：（确定主极大位置）、光栅方程：（确定主极大位置）主极大的光强主极大的光强 I=N2I0两主极大的之间有两主极大的之间有 N-1个极小个极小k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-620 条条 缝缝 问题：为何暗区很宽，亮纹很窄？问题：为何暗区很宽，亮纹很窄？N-1N-1个极小个极小k=1一级极大一级极大k=2二级极大二级极大在在k=1和和k=2两级极大值之间，布满了两级极大值之间，布满了N-1条暗纹条暗纹缝数缝数N 越多，暗区越宽，亮纹越窄。
越多，暗区越宽，亮纹越窄主极大主极大极小值极小值N-1N-1个极小个极小亮纹的光强亮纹的光强 k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-6缺级缺级单缝衍射单缝衍射第一级极第一级极小值位置小值位置光栅衍射光栅衍射第三级极第三级极大值位置大值位置4、缺级、缺级(a+b)sin =ka sin =k’ 解：（解：（1））（（2））（（3））例例1、（、（p247 14-6））波长波长600nm的单色光垂直入射在一的单色光垂直入射在一个光栅上，第三级明条纹出现在个光栅上，第三级明条纹出现在sin = 0.30 处，第四级处，第四级为缺级，试问：为缺级，试问： （（1）光栅上相邻两缝的间距为多少？）光栅上相邻两缝的间距为多少？（（2）光栅上狭缝的最小宽度为多少？）光栅上狭缝的最小宽度为多少？（（3）按以上算得的）按以上算得的a、、b值，屏上实际呈现的全部级数值，屏上实际呈现的全部级数是多少？是多少？ 例例2、、( P249 14-10)1) 1) 干涉条纹间距干涉条纹间距2) 2) 单缝衍射中央明纹宽度单缝衍射中央明纹宽度3)3) 入射光为入射光为白光白光时，时， 不同，不同， 不同，按波不同，按波长分开形成长分开形成光谱光谱. .一级光谱一级光谱二级光谱二级光谱三级光谱三级光谱5、衍射光谱、衍射光谱 例如 例如 二级光谱重叠部分光谱范围二级光谱重叠部分光谱范围二级光谱重叠部分二级光谱重叠部分:一级光谱一级光谱二级光谱二级光谱三级光谱三级光谱 例例3 用白光垂直照射在每厘米有用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平面光栅条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角上，求第三级光谱的张角.解解紫光紫光红光红光没有红光的第三级明纹没有红光的第三级明纹第三级光谱所能出现的最大波长第三级光谱所能出现的最大波长绿光绿光 1885 1885年年伦琴伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称射一种穿透性很强的射线称ＸＸ射线．射线．劳劳 厄厄 斑斑 点点铅板铅板单晶片单晶片 照照像像底底片片 单晶片的衍射单晶片的衍射19121912年劳厄实验年劳厄实验X 射线射线冷却水冷却水<四、四、X射线衍射射线衍射 布布 拉拉 格格 反反 射射入射波入射波散射波散射波 1913年英国年英国布拉格父子布拉格父子提出了一种解释Ｘ射线提出了一种解释Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物年荣获物理学诺贝尔奖．理学诺贝尔奖．布拉格公式布拉格公式每一每一原子原子是是一点源一点源每一每一晶面层晶面层相当于相当于单缝单缝各层各层相当于光栅相当于光栅多光束干涉多光束干涉 布布 拉拉 格格 反反 射射入射波入射波散射波散射波 相邻两个晶面反射相邻两个晶面反射的两光线干涉的两光线干涉加强加强的条件的条件布拉格公式布拉格公式晶格常数晶格常数掠射角掠射角 用途用途 测量射线的波长研究测量射线的波长研究X X射线谱，进而研究原子射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能. .例如对大例如对大分子分子 DNA DNA 晶体的成千张的晶体的成千张的X射线衍射照片的分析，显示射线衍射照片的分析，显示出出DNADNA分子的分子的双螺旋双螺旋结构结构. .DNA DNA 晶体的晶体的 X 衍射照片衍射照片DNA DNA 分子的双螺旋结构分子的双螺旋结构 光的光的波动性波动性 光的干涉、衍射光的干涉、衍射 .光波是光波是横波横波 光的偏振光的偏振 .机械横波与纵波的区别机械横波与纵波的区别机机械械波波穿穿过过狭狭缝缝 纵波纵波 振动振动方向相对传播方向相对传播方向具有对称方向具有对称性；性； 横波横波 振动振动方向相对传播方向相对传播方向方向不不具有对具有对称性称性.第十五章第十五章 光的偏振光的偏振 1、自然光、自然光 偏振光偏振光 自然光自然光 ：：一般光源发出的光中，包含着各个方向的一般光源发出的光中，包含着各个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（轴对称）这样的光叫自然光这样的光叫自然光 . 自然光以两互相自然光以两互相垂直垂直的互为的互为独立的独立的 （（无确定无确定的的相位相位关系）关系）振幅相等的光振动表示振幅相等的光振动表示 , 并各具并各具有有一半一半的振动能量的振动能量 .符号表示符号表示注意注意 各光矢量间无固定的相位关系各光矢量间无固定的相位关系 . 二互相垂直方向是任选的二互相垂直方向是任选的 .xy 偏振光偏振光（线偏振光）（线偏振光）光振动只沿某一固定方向的光光振动只沿某一固定方向的光 .符号表示符号表示 部分偏振光部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之垂直方向：某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光上的光振动占优势的光为部分偏振光 .符号表示符号表示振动面振动面 起起 偏偏偏振片偏振片 起偏与检偏起偏与检偏 二向色性二向色性 : 某些物质能吸收某一方向的光振动某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过而只让与这个方向垂直的光振动通过, 这种性质称二这种性质称二向色性向色性 . 偏振片偏振片 ：： 涂有二向色性材料的透明薄片涂有二向色性材料的透明薄片 . 偏振化方向偏振化方向 ：当自然光照射在偏振片上时，它只让：当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的偏振化方向化方向 .起偏器起偏器偏振化方向偏振化方向 NM2 马吕斯定律马吕斯定律（（1880 年）年）检偏器检偏器起偏器起偏器NM马吕斯定律马吕斯定律 强度为强度为 I0 的偏振光的偏振光通过检偏振器后通过检偏振器后, 出射光的强度出射光的强度为为 例例1 有两偏振片平行放置分别作起偏器和检偏器有两偏振片平行放置分别作起偏器和检偏器. 当当它们偏振化方向的夹角为它们偏振化方向的夹角为300 时时 , 一单色自然光穿过后一单色自然光穿过后的的 出射光强为出射光强为I1 ; 当它们偏振化方向的夹角为当它们偏振化方向的夹角为600 时时, 另一束单色自然光的出射光强为另一束单色自然光的出射光强为I2 , 且且I1=I2 . 求两束单求两束单色自然光的强度之比色自然光的强度之比 .解解 设两束单色自然光的强度分别为设两束单色自然光的强度分别为I10和和I20经过起偏器后光强分别为经过起偏器后光强分别为 和和 .经过检偏器后经过检偏器后 。