光的夫瑯和費衍射（續(xù)）一.單縫夫瑯和費衍射二.圓孔夫瑯和費衍射三.光柵夫瑯和費衍射四.晶格衍射（X光衍射）

1895年11月8日德國物理學(xué)家倫琴在陰極射線實驗中，偶然發(fā)現(xiàn)附近桌上的熒光屏上發(fā)出了光，倫琴用一張黑紙擋住管子，熒光仍存在，而用一片金屬板就擋住了，他稱這種射線為X射線。倫琴（1845——1923）

1895年12月28日：發(fā)表《關(guān)于一種新射線》，引起轟動，影響深遠。

1895年12月22日：倫琴拍攝歷史上第一張X射線照片----他夫人手的照片（現(xiàn)在保存在慕尼黑德國國家博物館）。X射線特點：不帶電，穿透本領(lǐng)強。許多科學(xué)家（史密斯、湯姆孫）都遇到過類似情況，但錯過機遇。在醫(yī)學(xué)、工業(yè)技術(shù)中廣泛應(yīng)用。導(dǎo)致放射性發(fā)現(xiàn)。打開晶體結(jié)構(gòu)研究的大門?！捎赬射線的發(fā)現(xiàn)具有重大的理論意義和實用價值，倫琴于1901年獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎。X射線的本質(zhì)是什么？－－科學(xué)史上的一場激烈論爭。1912年，德國慕尼黑大學(xué)物理學(xué)講師勞厄完成判決性實驗：用晶體作天然光柵進行X射線衍射實驗一箭雙雕：既證明了X射線的波動性，又肯定了晶體空間點陣?yán)碚?，榮獲1914年諾貝爾物理學(xué)獎。（1879-1960）X射線本質(zhì)：原子內(nèi)層電子躍遷或加速器中電子運動產(chǎn)生的電磁波。勞厄?qū)嶒灒河镁w作天然光柵進行X射線衍射晶體點陣：其尺度可與X射線波長相比擬晶體：三維結(jié)構(gòu)～空間立體光柵X射線管鉛板閃鋅礦晶體底片勞厄斑曝光數(shù)小時衍射斑強度同時與X射線能量和反射面的有效原子密度有關(guān)。英國物理學(xué)家亨利.布拉格（1862－1942），勞倫斯.布拉格（1890－1971）父子獲1915年諾貝爾物理獎。晶格常數(shù)掠射角理論解釋：布拉格公式X射線衍射廣泛應(yīng)用于研究晶體結(jié)構(gòu)，測晶格常數(shù)劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室：1871年建立，代代英才輩出（26位諾貝爾獎得主）麥克斯韋、瑞利：奠定基礎(chǔ)；湯姆孫，盧瑟福：開花結(jié)果（中子、人工核反應(yīng)、電離層發(fā)現(xiàn)…）布拉格：1937年繼任，改變沿核物理單線發(fā)展趨向，轉(zhuǎn)向晶體結(jié)構(gòu)分析和射電天文學(xué)，在此兩個新興領(lǐng)域居世界領(lǐng)先地位，獲許多諾貝爾物理、化學(xué)、生理醫(yī)學(xué)獎。克里克，沃森：發(fā)現(xiàn)雙螺旋結(jié)構(gòu)，獲諾貝爾獎DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)—分子生物學(xué)誕生。X射線衍射應(yīng)用介紹：DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)：兩股糖-磷酸骨架盤繞，大部分為右旋的。由氫鍵結(jié)合的堿基對搭在中間。配對固定，一條鏈就包含了全部信息。發(fā)明或發(fā)現(xiàn)，無論數(shù)學(xué)的還是其它領(lǐng)域的，都發(fā)生于觀念的組合?！▏鴶?shù)學(xué)家哈達馬二十世紀(jì)光學(xué)領(lǐng)域三件大事：(傅立葉光學(xué))非線性光學(xué)1948年：全息術(shù)的誕生1955年：光學(xué)傳遞函數(shù)1960年：激光誕生現(xiàn)代光學(xué)信息光學(xué)(強光光學(xué))本節(jié)要點：阿貝成像原理全息照相(物理實驗課)信息光學(xué)與夫瑯和費衍射的關(guān)系*§15.6信息光學(xué)簡介1.光柵公式取k=1光柵空間頻率(每毫米刻線數(shù))

：一.光柵夫瑯和費衍射提供了一種信息變換的可能性光柵衍射可以將透過不同空間頻率區(qū)域的光信號分開不同空間頻率的光柵組合直流成分低頻成分低頻成分高頻成分高頻成分oo’透鏡衍射屏fzxyx’y’

P夫瑯和費衍射——頻譜分析器實現(xiàn)對復(fù)雜圖象光信息的傅立葉變換2.光柵：最簡單的圖象物體：復(fù)雜的光柵不同方位、不同空間頻率ν的光柵組合單色平行光物體二.阿貝成像原理1.幾何光學(xué)成像：透鏡折射2.信息光學(xué)成像：S：物——復(fù)雜光柵衍射分頻F：頻譜——付氏面上初級象子波相干合頻像3.利用改造付氏面上的頻譜來改造圖象空間濾波，θ調(diào)制（演示實驗）波動光學(xué)描述信息光學(xué)描述三.全息照相原理（物理實驗課）§15.5光的偏振一、偏振現(xiàn)象偏振：波振動對傳播方向非對稱分布縱波：非偏振橫波：偏振區(qū)分二者的標(biāo)志振動面二.光的五種偏振態(tài)一束光:由于光振動方向的隨機性,統(tǒng)計結(jié)果:各種取向的光矢量振幅相等1.自然光每個光波列:橫波—

偏振普通光源發(fā)光：光矢量對傳播方向均勻?qū)ΨQ分布—

非偏振完全偏振光部分偏振光線(平面)偏振光橢圓偏振光圓偏振光偏振光自然光光

yxz自然光的正交分解：一對互相垂直，互相獨立，振幅相等的光振動無固定相位差,非相干疊加表示方法：..............光矢量旋轉(zhuǎn)，其端點軌跡為截面是的螺旋線2、線偏振光光振動只有一個確定方向（只有一個振動面）.......3、橢圓偏振光4、圓偏振光橢圓圓原理：利用光在兩種介質(zhì)界面上的反射和折射利用光在各向異性介質(zhì)中的傳播偏振片雙折射三、起偏(獲得線偏振光)方法及規(guī)律5.部分偏振光自然光+線偏振光光振動在某方向上占優(yōu)勢.......1、反射和折射起偏（1）一般情況下得部分偏振光n1n2i

i自然光入射（2）當(dāng)入射角i0滿足反射光為線偏振光（⊥），n1n2i0

i0i0：布儒斯特角(起偏振角)布儒斯特定律:當(dāng)光線以布儒斯特角入射兩介質(zhì)界面時，反射線與折射線垂直。反射光只有垂直于入射面的振動，是完全偏振光；折射光是平行于入射面的振動較強的部分偏振光。n1n2i0

i0（3）光以i=i0角入射，通過玻璃片堆折射反射光：折射光：（垂直振動成分一次次被反射掉）練習(xí)1）：P50015.5.4無反射光全反射條件關(guān)系式現(xiàn)象起偏振光密

光疏光密光疏無折射線in1n2折射線與反射線垂直i0n1n2練習(xí)2)

試比較起偏角與全反射臨界角2、偏振片起偏（1）原理：晶體的二向色性：只讓某一方向振動的光通過，而吸收其它方向的光振動偏振化方向（2）效果：得到振動方向與偏振化方向相同的線偏振光偏振化方向I0

馬呂斯定律（3）強度變化規(guī)律：自然光入射偏振片偏振片線偏振光入射光振動方向與偏振片偏振化方向的夾角I0I

A1A2A部分偏振光入射：自然光與線偏振光疊加練習(xí)3）一束光強為I0的自然光通過兩個偏振化方向成600的偏振片后，光強為

答案：③練習(xí)4）結(jié)果如圖所示要讓一束線偏振光的振動方向旋轉(zhuǎn)900至少要幾塊偏振片？如何放置？練習(xí)5）出射光強最大，為：解：至少兩塊偏振片，如圖放置,45時當(dāng)o=a

圖中，用兩塊a/2寬，偏振化方向互相垂直的偏振片，分別遮住單縫的上、下部分，屏上衍射條紋如何變化?練習(xí)6）兩束單色平行光，分別通過寬a/2單縫，各自形成單縫衍射的圖案，非相干疊加。振動方向互相垂直，光強為原來一半，F(xiàn)中央明紋位置重合且仍在F處縫寬減半，條紋寬度加倍入射光減弱非相