物理大二上唐莹09Pola.ppt

《物理大二上唐莹09Pola.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理大二上唐莹09Pola.ppt（48页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、例例11:用波长为用波长为 1=0.097nm的的X射线射线,以以30 的掠射的掠射角投射在某晶体上时角投射在某晶体上时,出现出现第第1级反射极大级反射极大,求晶面求晶面间距间距.然后用然后用另一波长为另一波长为 2的的X射线投射在上述晶射线投射在上述晶体上体上,当当掠射角为掠射角为60 时时,给出给出第第3级反射极大级反射极大,求求 2.布拉格公式布拉格公式解解:得得:d=0.097nm 2=0.056nm例例12.波长波长400nm 600nm的复色光垂直入射光栅的复色光垂直入射光栅测得第一级测得第一级光谱的角宽度光谱的角宽度0.05rad。求。求(1)d=?(2)第第二级与第三级谱线是否

2、重叠？二级与第三级谱线是否重叠？(3)若若第四级缺级第四级缺级，缝宽缝宽a的最小值？的最小值？解：解：3临界重叠临界重叠k=4,k=1时时a最小最小 2-1k=1k=2k=3(a+b)例例13.光栅每厘米有光栅每厘米有 2500条刻痕条刻痕.波长波长400nm550nm的光垂直照射的光垂直照射.求求:(1)第一级谱线的角宽度第一级谱线的角宽度.(2)有有几级完整光谱几级完整光谱?为避免第四级谱线出现为避免第四级谱线出现,a 最小值最小值?解解:(1)(a+b)sin =k k=1(2)一一,二级完二级完整整(3)缺级缺级:a 最小值最小值(k=1,第四级光谱首次缺级第四级光谱首次缺级)解解:(

3、1)光栅方程光栅方程(2)kmax取取15单缝明纹单缝明纹=488.5nm(3)缺级：缺级：明纹明纹:0,1,3,5 15 共共17条条例例14.(137-16.19)用用=760nm的平行的平行光光垂直垂直照射一照射一光栅，测得光栅，测得第第5级明条纹级明条纹的衍射角的衍射角为为30;其其单缝单缝衍射的衍射的第第2级明条纹级明条纹的衍射角也的衍射角也为为30。然后改用然后改用另一波长的光另一波长的光垂直垂直照射光栅，测得第照射光栅，测得第11级明条纹级明条纹的衍射角为的衍射角为45。求。求(1)(a+b);a;(2)另一光的波另一光的波长长(3)另一光另一光垂直垂直照射照射光栅时，出现的明纹

4、总数。光栅时，出现的明纹总数。例例15.(137-16.18)波长为波长为500nm的单色光的单色光,以以30 的的入射角入射角照射到光栅上照射到光栅上,此时此时,第第2级明条纹级明条纹的位置恰的位置恰与与垂直照射时的中央明条纹的位置重合垂直照射时的中央明条纹的位置重合,求求(1)该该光栅每厘米上有多少条透光缝？光栅每厘米上有多少条透光缝？(2)能看到多少条能看到多少条明纹？明纹？(3)若是垂直照射若是垂直照射,最多能看到第几级明条最多能看到第几级明条纹？纹？iiCAB解：解：7条条例例15.波长为波长为500nm的单色光的单色光,以以30 的入射角的入射角照射照射到光栅上到光栅上,此时此时,

5、第第2级明条纹级明条纹的位置恰与的位置恰与垂直照射垂直照射时的中央明条纹的位置重合时的中央明条纹的位置重合,试问：试问：(1)该光栅每该光栅每厘米上有多少条透光缝？厘米上有多少条透光缝？(2)能看到多少条明纹？能看到多少条明纹？(3)若是垂直照射若是垂直照射,最多能看到第几级明条纹？最多能看到第几级明条纹？i i CABD全部条纹的级次是全部条纹的级次是0,1,2,3共共7条条作业作业:P13718,19(选做选做)20(2778)(每厘米每厘米)22(0.056nm)一一.光的五种偏振态光的五种偏振态二二.偏振片偏振片 马吕斯定律马吕斯定律三三.反射和折射起偏反射和折射起偏 布儒斯特定律布儒

6、斯特定律四四.晶体的双折射晶体的双折射重点：重点：1.五种偏振态理解、产生、检验五种偏振态理解、产生、检验 8-9 光的偏振光的偏振2.用两个定律计算用两个定律计算难点：难点：五种偏振态理解；波片计算。五种偏振态理解；波片计算。五五.偏振光的干涉偏振光的干涉光矢量在与光矢量在与传播方向垂直传播方向垂直的二维空间里的各的二维空间里的各式各样的式各样的振动状态振动状态称为光的偏振态。称为光的偏振态。1.自然光自然光 Ix=Iy=I0/2一一.光的五种偏振态光的五种偏振态 是无数多个是无数多个振动方向振动方向任任意、彼此意、彼此没有没有固定相位固定相位关系的光振关系的光振动动(波列波列)之和。之和。

7、(1)特点：特点：光振动方向是随机的光振动方向是随机的统计地看统计地看:相对于光线传播方向对称相对于光线传播方向对称(2)可分解光强：可分解光强：2.线偏振光线偏振光(平面偏振光平面偏振光)-光矢量始终沿某一个方向。光矢量始终沿某一个方向。3.部分偏振光部分偏振光-自然光与线自然光与线偏振光混合。偏振光混合。偏振度偏振度自然光自然光P=0.线偏振光线偏振光P=14.椭圆偏振光椭圆偏振光5.圆偏振光圆偏振光沿着光线看，沿着光线看，光矢量端点的轨迹是光矢量端点的轨迹是(椭椭)圆圆V4.0模拟模拟,窦窦本章的任务本章的任务:就是就是获得偏振光获得偏振光 有些材料能有些材料能吸收吸收某某一方向的光振动

8、，一方向的光振动，而只让而只让与这个方向与这个方向垂直垂直的光振动通过的光振动通过.偏偏振振化化方方向向自自然然光光振振线线偏偏光光偏振片偏振片1.二向色性和偏振片二向色性和偏振片二二.偏振片偏振片 马吕斯定律马吕斯定律2.起偏和检偏起偏和检偏自然光自然光线偏振光线偏振光线偏振光线偏振光起偏器起偏器检偏器检偏器.起偏器起偏器自然光自然光线偏振光线偏振光自然光自然光通过偏振片通过偏振片,光强光强变为原来的变为原来的1/2自然光通过旋转的检偏器，光强不变自然光通过旋转的检偏器，光强不变检偏器偏检偏器偏振化方向振化方向.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光 检偏器检偏器前偏振光振动方

9、向前偏振光振动方向与与检偏器检偏器偏偏振化方向之间的夹角振化方向之间的夹角 线偏振光光强线偏振光光强I1,透过检偏振器光强透过检偏振器光强I2:I1I23.马吕斯定律马吕斯定律.起偏器起偏器检偏器检偏器自然光自然光线偏振光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.自然光自然光线偏振光线偏振光起偏器起偏器检偏器检偏器偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.自然光自然光线偏振光线偏振光起偏器起偏器检偏器检偏器偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.自然光自然光线偏振光线偏振光起偏器起偏器检偏

10、器检偏器偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.自然光自然光线偏振光线偏振光起偏器起偏器检偏器检偏器偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.自然光自然光线偏振光线偏振光起偏器起偏器检偏器检偏器偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化.自然光自然光线偏振光线偏振光起偏器起偏器检偏器检偏器偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化例例1.1.用偏振片平行放置作为用偏振片平行放置作为起偏器和检偏器起偏器和检偏器,在在它们的偏振化方向成它们的偏振化方向成30角角时时,观测一

11、光源观测一光源;再将再将夹角改为夹角改为60,换一个光源换一个光源.两次测得光强两次测得光强相等相等.解解:设自然光光强分别为设自然光光强分别为I1,I2.则则起偏器后起偏器后的光强分别的光强分别为为I1/2和和I2/2.设设检偏器后检偏器后的光强分别为的光强分别为I1 和和I2.马吕斯定律马吕斯定律 依题意依题意 I1=I2自然光自然光I1I2I1I2求两光源照起偏器前的光强之比求两光源照起偏器前的光强之比.例例2.(16-13)在偏振化方向正交的起偏器在偏振化方向正交的起偏器M和检偏和检偏器器N 之间之间,插入一片以角速度插入一片以角速度 旋转的理想偏振旋转的理想偏振片片P,入射自然光强为

12、入射自然光强为I0,求由系统出射的光强？求由系统出射的光强？四明四暗。四明四暗。t=0o,90o,180o,270o时，输出光强为零时，输出光强为零;t=45o,135o,225o,315o时时,输出光强为输出光强为 解解:I1I2I3例例3.一束自然光入射到重叠起来的一束自然光入射到重叠起来的四片四片偏振片上偏振片上,它们的偏振化方向它们的偏振化方向依次依次偏开偏开30角角.求入射光中有求入射光中有百分之几的光强透过这组偏振片百分之几的光强透过这组偏振片.解解:设入射光的光强为设入射光的光强为I0,透过第透过第1、2、3、4片的光强分别为片的光强分别为I1、I2、,I3、I4,I1=I0/2

13、可见投射光强为入射光的可见投射光强为入射光的21%.例例4.一束线一束线偏振光偏振光与与自然光自然光混合混合,当它通过一理想当它通过一理想的旋转偏振片时的旋转偏振片时,透射光强度的透射光强度的最大值是最小值的最大值是最小值的五倍五倍,求两种成分的光强各占总强度的百分比求两种成分的光强各占总强度的百分比.入射光中两种成分的光强分别占总光强的入射光中两种成分的光强分别占总光强的 和和.解解:设设自然光光强为自然光光强为I1,偏振光偏振光光强为光强为I2自然光自然光I1I21.例例2中如果没有偏振片中如果没有偏振片P,由系统出射的光强？由系统出射的光强？研讨研讨:2.插入偏振片插入偏振片P,光从哪来

14、的？光从哪来的？IMMSRRriiIMMSRR光在介质界面反射时光在介质界面反射时成为部分偏振光成为部分偏振光,入射角任意时如下图入射角任意时如下图当入射角为一特殊值时当入射角为一特殊值时,反射光完全偏振反射光完全偏振,此时入此时入射角为射角为iB,称为称为布儒斯特角布儒斯特角线偏振光线偏振光r部分偏振光部分偏振光三三.反射和折射起偏反射和折射起偏 布儒斯特定律布儒斯特定律IMMSRR(1)当入射角为当入射角为 iB 时时反射光反射光是是偏振方向垂直于入偏振方向垂直于入射面射面的的完全偏振光完全偏振光.iB,称为称为布儒斯特角布儒斯特角(起偏角）起偏角）.线偏振光线偏振光r(2)反射光线反射光

15、线与与折射折射光线光线垂直垂直.布儒斯特定律布儒斯特定律证明：证明：又：折射定律又：折射定律思考思考:自然光自然光以以r为入为入射角从介质射角从介质2入射时入射时,反射光反射光(在在n2中中)是是否否完全偏振完全偏振?折射起偏折射起偏-玻璃片堆玻璃片堆S S例例5.自然光以布儒斯特角由自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，空气入射到一玻璃表面上，反射光是反射光是:(A)在在入射面内振动入射面内振动的完全的完全线偏振光线偏振光(B)平行于入射面的振动占平行于入射面的振动占优势的部分偏振光优势的部分偏振光(C)垂直于入射面振动的完垂直于入射面振动的完全线偏振光全线偏振光(D)垂直于入射面的振

16、动占垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光优势的部分偏振光 问题问题:折射定律成立的范围折射定律成立的范围?晶体的各向异性晶体的各向异性1.现象及名词现象及名词双双 折折 射射 现现 象象折折 射射 现现(1)寻常光寻常光(o光光)、非常光非常光(e光光)oe入入射射光光束束晶体晶体观察屏观察屏ABCDoeoei当晶体当晶体旋转时旋转时四四.晶体的双折射晶体的双折射7878102102102102光轴光轴AD天然方解石的晶体：天然方解石的晶体：(2)光轴光轴:晶体中的一个晶体中的一个方方向向.光在晶体内沿光轴传光在晶体内沿光轴传播播,不发生双折射。不发生双折射。研究发现研究发现:o光振动方向光振

17、动方向垂垂直直于于o光光的主平面的主平面e光振动方向光振动方向在在e光的光的主平面内主平面内.ABCDoeoei单轴晶体单轴晶体 双轴晶体双轴晶体 多轴晶体多轴晶体(3)光线的主平面光线的主平面:光线与过光线与过入射点的光轴所决定的平面入射点的光轴所决定的平面68AMCNAgCf102786845光轴光轴90尼科尔棱镜尼科尔棱镜沃拉斯特棱镜沃拉斯特棱镜洛匈棱镜洛匈棱镜712.晶体偏振器件晶体偏振器件CAI3.单轴晶体单轴晶体的主折射率的主折射率 正负晶体正负晶体O O波面波面e e波面波面光轴光轴光轴光轴正晶体正晶体负晶体负晶体最大最大(1)晶体中的晶体中的光速光速：垂直于光轴方向垂直于光轴方

18、向的折射率值的折射率值,称为称为e光的光的主折射率主折射率e光光：沿：沿 各方向都不同各方向都不同.O光光：波阵面波阵面椭球形椭球形.2)遵守折射定律遵守折射定律波阵面是波阵面是球球形形.垂直于光轴垂直于光轴的方向的方向,称为称为e光的慢光的慢(快快)轴轴O O波面波面e e波面波面光轴光轴光轴光轴正晶体正晶体负晶体负晶体(2)正晶体正晶体,负晶体负晶体,问题问题:1.自然光自然光沿着光轴沿着光轴方向入射方向入射,出射光出射光?2.自然光自然光垂直于光轴垂直于光轴的方向入射的方向入射,e光光o光光?4.波晶片与椭偏光起偏波晶片与椭偏光起偏光光轴轴DBoe晶片晶片：光轴：光轴/表面表面光线垂直入

19、射光线垂直入射(1)自然光通过晶片：自然光通过晶片：o光光与与e光光没有没有确定的位相关系确定的位相关系.仍为自然光仍为自然光.晶片晶片C自然光自然光o光光与与e光同方向光同方向一先一后一先一后出射出射自然光自然光线偏振光线偏振光偏振片偏振片P晶片晶片C晶片晶片光轴光轴 (2)线偏振光通过波片：线偏振光通过波片：通过厚度为通过厚度为d的波片的波片后后o光光与与e光光的的光程差光程差相位差相位差晶片为晶片为“四分之一波片四分之一波片”,晶片为晶片为“二分之一波片二分之一波片”,称为称为波长片波长片或或全波片全波片。晶片晶片光轴光轴若通过若通过1/4波片波片合成后为椭圆偏振光；合成后为椭圆偏振光；

20、当当 时，为时，为圆偏振光。圆偏振光。若通过若通过1/2波片波片合成后为直线合成后为直线波片的作用波片的作用是使通过它的是使通过它的O光光和和e光光有有相位上相位上的改变的改变，因此也称为，因此也称为相位延迟器相位延迟器。即：出射仍为即：出射仍为线偏振光，线偏振光，转过转过 角角。(2)线偏振光通过波片：线偏振光通过波片：1/4波片：波片：出射出射椭圆偏振光椭圆偏振光当当 ，出射，出射圆偏振光。圆偏振光。1/2波片：波片：总上总上#自然光自然光.波片波片.自然光自然光;#线偏振光线偏振光通过波晶片：通过波晶片：圆偏振光圆偏振光经经 波片时波片时,出射线偏振光出射线偏振光.椭圆偏振光椭圆偏振光经

21、经 波片时波片时,且波片且波片光轴光轴和与和与椭圆主椭圆主轴轴平行平行,则出射则出射线偏振光线偏振光.反之：反之：出射仍为出射仍为线偏振光，线偏振光，转过转过 角角。从晶片出射的是从晶片出射的是两束两束传播方相同传播方相同、振动方向相互、振动方向相互垂直垂直、频率相等频率相等、相位差相位差 的线偏振光。的线偏振光。*线偏光线偏光垂直通过垂直通过晶片晶片后的偏振态后的偏振态波片厚度波片厚度d 与与晶片光轴晶片光轴夹角夹角 出射光的偏振态出射光的偏振态波长片波长片 任意任意 与入射光偏振态相同与入射光偏振态相同任意任意 0o或或90o 与入射光偏振态相同与入射光偏振态相同1/2波片波片 出射线偏光

22、振动方向与入射光出射线偏光振动方向与入射光 振动方向对于光轴对称，两者间夹角振动方向对于光轴对称，两者间夹角2 1/4波片波片45o 圆偏振光圆偏振光 0o或或90o 线偏光线偏光其他角其他角 正椭圆偏光正椭圆偏光非波片非波片 0o 90o 椭圆偏振光椭圆偏振光晶片晶片C偏振片偏振片P1例例6.两偏振化方向平行的偏振片间平行插入厚为两偏振化方向平行的偏振片间平行插入厚为0.01mm的方解石晶片的方解石晶片,其光轴方向与偏振化方向其光轴方向与偏振化方向成成45度角度角.以白光照射以白光照射,哪种波长的光哪种波长的光不能通过不能通过第第二个偏振片？二个偏振片？偏振片偏振片P2对各种波长的可见光对各

23、种波长的可见光都相同。都相同。P128例例16-15的光不能通过的光不能通过 解：解：偏振化方向被晶片偏振化方向被晶片转过转过 五五.偏振光的干涉偏振光的干涉晶片晶片光轴光轴也可理解为这种波长的也可理解为这种波长的o光光与与e光光干涉相消干涉相消 偏振光的干涉偏振光的干涉.的光不能通过的光不能通过为为二分之一二分之一波片波片 解解.偏振化方向被晶片偏振化方向被晶片转过转过晶片晶片C偏振片偏振片P 五种偏振态的检定：五种偏振态的检定：Ref.P128现象现象：不同频率的光不同频率的光,对于一定的晶片厚度对于一定的晶片厚度d,有有强有弱强有弱,视场中显出彩色条纹视场中显出彩色条纹.因此称为因此称为

24、色偏振色偏振.五种偏振态的检验五种偏振态的检验把检偏器对着被检光旋转一周，若得到把检偏器对着被检光旋转一周，若得到两明两两明两零零 光强不变光强不变 两明两两明两暗暗线线偏偏振振光光在光路中插入在光路中插入1/4波片，波片，再旋转检偏器，若得再旋转检偏器，若得在光路中插入在光路中插入1/4波片波片,并使光轴与检并使光轴与检得的暗方位相重合得的暗方位相重合,再旋转检偏器再旋转检偏器,若若两明两明两零两零则为则为光强光强不变不变则为则为两明两明两暗两暗则为则为圆圆偏偏光光自自然然光光自加自加然圆然圆光偏光偏 光光椭椭圆圆偏偏光光自加自加然线然线光偏光偏 光光自椭自椭然圆然圆光偏光偏加光加光两明两明

25、两零两零则为则为两明两暗两明两暗但暗程度但暗程度与前不同与前不同则为则为两明两暗两明两暗但暗方位但暗方位与未插入与未插入1/4波片时波片时相同则为相同则为五种偏振态五种偏振态自然光自然光部分偏振光部分偏振光椭圆、圆偏振光椭圆、圆偏振光线偏振光线偏振光当入射角满足上式，当入射角满足上式，反射光是振动方向垂直于反射光是振动方向垂直于入射面的完全偏振光入射面的完全偏振光,此时入射角为此时入射角为iB,称为称为布布儒斯特角儒斯特角.马吕斯定律马吕斯定律线偏振光光强线偏振光光强Ip,透过检偏振器光强透过检偏振器光强I:两条定律两条定律布儒斯特定律布儒斯特定律光的偏振主要内容光的偏振主要内容四分之一波片四

26、分之一波片二分之一波片二分之一波片获得获得椭圆偏振光椭圆偏振光的方法的方法偏振光偏振光的干涉的干涉五种偏振态五种偏振态的检验的检验偏振片偏振片反射、折射反射、折射三种获得三种获得线偏振光线偏振光的方法的方法双折射双折射 136页页13（）;14 121页页例题例题16-12作业作业:教材教材P128 _例题例题16-15138页页_16.29(1.619010-5m,1.500310-5m)总结十六章，预习习题课；总结十六章，预习习题课；同一方向传播的两个同一方向传播的两个振动方向垂直振动方向垂直频率相同频率相同并并具有相位差恒定具有相位差恒定的谐振动的合成。的谐振动的合成。回回忆忆准备准备：