1、本節(jié)主要內(nèi)容1光柵衍射的基本原理2光柵衍射條紋的特征8-9 衍 射 光 柵一、光柵的構(gòu)成許多等寬度、等間距的狹縫平行排列起來形成的光學(xué)元件。光柵常數(shù)：通常在 1 cm 玻璃上刻有成千上萬條刻痕：（N 為刻痕數(shù)目）光柵常數(shù)(一般)：正面?zhèn)让娣糯笸腹饪p寬度 b不透光(刻痕)寬度 b)二、衍射光柵的示意圖衍射角 三、光柵衍射條紋的形成光柵的衍射條紋是衍射和干涉的總效果當(dāng)平行光垂直照射光柵面時，它們處于同一波陣面上，各不同縫間發(fā)出的光將發(fā)生干涉干 涉衍 射：每個單縫發(fā)出的光本身會產(chǎn)生衍射四、相鄰兩縫間的光程差)衍射角五、光柵衍射條紋主極大明紋條件光柵方程：中央明紋第一、第二級明紋條紋最高級數(shù)狹縫條數(shù)光

2、柵衍射花樣示意圖光柵中狹縫條數(shù)越多明條紋越亮。六、光柵衍射條紋特點(diǎn)1 20 3 5 主極大明紋的位置與縫數(shù) N 無關(guān)，它們對稱地分布在中央明紋的兩側(cè)，中央明紋光強(qiáng)最大。單縫衍射條紋光柵衍射條紋分光計作光柵實驗，用波長 = 632.8 nm的激光照射光柵常數(shù) d = 1/300 mm的光柵上，問最多能看到幾條譜線。解：在分光計上觀察譜線，最大衍射角為 90取能觀察到的譜線為11條：)O例題當(dāng) 角很小時由光柵方程主極大明紋七、光柵衍射條紋的位置)光柵衍射 = 多光束干涉 + 單縫衍射 光柵提高了光強(qiáng)，卻出現(xiàn)了缺級回憶：楊氏干涉條件與單縫衍射條件正好相反。會出現(xiàn)何現(xiàn)象？問題：光柵衍射圖樣與雙縫干涉和

3、單縫衍射有何關(guān)系？八、缺級現(xiàn)象完整圖樣缺級圖樣光柵衍射缺級現(xiàn)象單縫衍射減弱條件：光柵衍射加強(qiáng)條件：缺 級，即 m 的倍數(shù)級。缺級條件：（整 數(shù)）前面討論的都是單色光入射，如果是復(fù)色光入射，如白光，則由于各成分色光的波長不同，除中央零級條紋外，各成分色光的其它同級明條紋將在不同的衍射角出現(xiàn)，同級的也就是 k 相同的明條紋將按波長順序排列成光柵光譜九、光柵光譜0級1級2級-1級-2級(白)當(dāng)級次 k 較大時，會出現(xiàn)情況0級1級2級-1級-2級(白)3級-3級波長為 的 級譜線與波長為 的 級譜線重合一束平行單色光垂直入射在光柵上，當(dāng)光柵常數(shù) d 為下列情況 ( b 代表每條縫的寬度)： k = 3

4、 、6 、9 等級次的主極大均不出現(xiàn)？ (A) d= 2b (B) d= 3b (C) d= 4b (D) d= 6b例題（整數(shù)）波長范圍在450-650nm 之間的復(fù)色平行光垂直照射在每厘米有 5000 條刻線的光柵上，屏幕放在透鏡的焦面處，屏上第二級光譜各色光在屏上所占范圍的寬度為 35.1cm.求透鏡的焦距f 。透鏡的焦距第二級光譜的寬度解：光柵常數(shù)由光柵方程：的第二級 譜線和設(shè)例題衍射光柵，500條/mm，=0.59m, b=1.010-3mm 求：平行光垂直入射時能看到第幾級光譜線？能看到幾條光譜線? 故偶數(shù)級缺級(缺第2級)，所以只有0，1，3 級共5條譜線(譜線條數(shù)對稱分布于兩側(cè)

5、)解：光柵常數(shù)最大級數(shù)最多能看到第3級譜線（只取整數(shù)，不四舍五入）例題本節(jié)主要內(nèi)容8-10 光的偏振 馬呂斯定律1光的偏振現(xiàn)象2馬 呂 斯 定 律機(jī)械橫波與縱波的區(qū)別光的波動性光的干涉、衍射光波是橫波光的偏振機(jī)械波（橫波和縱波）穿過狹縫橫波縱波 1. 自然光 ：一般光源發(fā)出的光中，包含著各個方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等（軸對稱）這樣的光叫自然光。 一、自然光、偏振光符號表示：將自然光分解為兩個無恒定相位差的垂直光振動的傳播兩互相垂直的方向是任選的2. 偏振光-線偏振光某一個方向的光振動占優(yōu)勢。3. 部分偏振光只有某一個方向的光振動。二、偏振片、起偏與檢偏二向色性：某些物質(zhì)能吸收某

6、一方向的光振動，而只讓與這個方向垂直的光振動通過，這種性質(zhì)稱二向色性 。1. 偏振片涂有二向色性材料的透明薄片。2. 偏振化方向允許特定光振動通過的方向。偏振化方向)起 偏檢 偏檢偏器 檢 偏起偏器當(dāng) P1 / P2 時，透射光為0。透射光最強(qiáng)。當(dāng) P1 P2 時，偏振光通過偏振片光強(qiáng)的規(guī)律是什么？ -馬呂斯定律（ 三、馬呂斯定律兩偏振片偏振化方向夾角為 。馬呂斯定律（(1. 當(dāng) 時，（2. 當(dāng) 時，討論一束光強(qiáng)為 I0 的自然光垂直穿過兩個偏振片，兩偏振片的偏振化方向成 45 角，若不計偏振片的反射和吸收，則穿過兩個偏振片后的光強(qiáng)為：例題（馬呂斯定律三個偏振片 P1、P2與P3 堆疊在一起，

7、P1 與 P3 的片振化方向相互垂直，P2 與 P1 的片振化方向間的夾角為 30 。強(qiáng)度為 I0 的自然光垂直入射到偏振片 P1，并依次透過偏振片 P1、P2 與 P3，若不考慮偏振片的吸收和反射，則通過三個偏振片后的光的光強(qiáng)為：（A） （B） （C） （D）例題（由馬呂斯定律入射光束中自然光光強(qiáng)入射光束中線偏振光的光強(qiáng)透射光強(qiáng)度最大值透射光強(qiáng)度最小值例題一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它們垂直通過一偏振片，若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片，測得透射光強(qiáng)度最大值是最小值的 5 倍，那么入射光束中自然光與線偏振光的光強(qiáng)比值為： 最大值最小值例題光強(qiáng)為I0的平面偏振光先后通過兩個偏振片P1和P2

8、。P1 和P2 的偏振化方向與原入射光光矢量方向的夾角是 和90，則通過這兩個偏振片后的光強(qiáng)I 是：（兩個偏振片疊在一起，在它們的偏振化方向成 30時，觀測一束單色自然光又在 45時，觀測另一束單色自然光若兩次所測得的透射光強(qiáng)度相等，求兩次入射自然光的強(qiáng)度之比。 按題意，于是 得 解：令 和 為兩入射光的光強(qiáng)，透過起偏器后，光的強(qiáng)度分別為 和 ，透過檢偏器的光強(qiáng)分別為 例題8-11 反射光和折射光的偏振反射光和折射光的偏振1布儒斯特定律2本節(jié)主要內(nèi)容 當(dāng)入射角滿足 時，反射光為偏振光，折射光為部分偏振光。一、反射光與折射光的偏振二、布儒斯特定律(當(dāng)自然光入射到媒質(zhì)表面時，反射光和折射光都是部分偏振光。研究的現(xiàn)象稱作布儒斯特角特殊的入射角(另外，當(dāng)滿足 時，反射線與折射線垂直。證明：由折射定律利用布儒斯特定律(（A）光強(qiáng)為零；（B）是完全偏振光且光矢量的振動方向垂直于入射面;（C）是完全偏振光且光矢量的振動方向平行于入射面;（D）是部分偏振光。一束自然光自空氣射向一平板玻璃，設(shè)入射角等于布儒斯特角i0，則在界面 2 的反射光例題楊氏雙縫干涉薄 膜 干 涉劈 尖 干 涉牛 頓 環(huán) 干 涉單縫衍射光柵衍射光的干涉