21光(5)-光的偏振-XS

1*多缝干涉-主极大(光栅方程)kdsin*单缝衍射中央零级亮纹范围内的主极大个数);12(adkadk*可观察到的主极大的最高级次:90sinmaxdk相邻两个主极大之间有N–1条暗纹，N–2条次级明纹上次课内容复习:光栅衍射两相干光束间-相邻两缝上;相同位置处;相同衍射角度sindd光栅方程maxk小于的最大整数bad*主极大缺级的级次(仅当为整数时）ad当为整数adad当为非整数ad设Y为小于最大整数)12(Y2*光栅的分辨本领RkNdcos)(dKKbak波长及+d的第k级主明纹(主极大)相互分开角距离*X射线在晶格上的衍射公式dBA干涉加强：...3,2,1sin2kkd布拉格公式*色散率与级次k的关系3•波长=600nm的光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30，则光栅常数(a+b)等于多少？A.4.8×10-6mB.2.4×10-6mC.1.2×10-6mD.1.4×10-6m#1a1202024a√)10600(230sin)(70XXbacmXba4104.2)(课堂练习分析：4波长=600nm的光垂直入射到光栅上，在衍射角-/2/2范围内可能观察到的主极大的最高级次是哪一级？A.2级B.3级C.4级D.无穷大#1a1202024b√max04sin90abkcmXd4104.2分析：课堂练习5•波长=600nm的光垂直入射到光栅上，第三级缺级，透光缝可能的最小宽度a等于多少？A.7.2×10-6mB.2.4×10-6mC.0.8×10-6mD.1.2×10-6m#1a1202024c√40.810acmK’=1时最小宽度;2,1''3KKaba这时3abacmXd4104.2课堂练习分析：6•波长=600nm的光垂直入射到光栅上，若第三级缺级，则可能观察到多少个主极大？A.9个B.7个C.5个D.4个#1a1202024d√k=3,6,9,…..缺级可观察到的级次:k=-2,-1,0,1,2．共5条明纹max04sin90abkcmXd4104.2课堂练习分析：7波长600nm(1nm=10﹣9m)的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30°，且第三级是缺级．(1)光栅常数(a+b)等于多少？(2)透光缝最小宽度a等于多少？(3)在选定了上述(a+b)和a之后，能观察到的主极大级次？解：(1)由光栅方程40.810acmmax04sin90abk(2)由于第三级缺级K’=1时最小宽度k=3,6,9,…..缺级可观察到的级次:;2,1''3KKaba这时)10600(230sin)(70XXbacmXba4104.2)(3abak=-2,-1,0,1,2．共5条明纹(3)课堂练习8课堂练习一光栅每厘米刻痕350条,求两条谱线(1=589.0nm、2=589.6nm)正入射时：（1）在第几级观察该两条谱线最好？（2）在上面选定的级次上，两谱线分开的角距离?（3）若透镜焦距f=8m,两谱线分开线距离多大?解：关键:要能区分K级的两条谱线，K级上的分辨率要大于实际需要的分辨率分析：R60.0589.minKkN350N（1）382.NK9（2）3K由光栅公式kdksinradX(.sin..5357285890313mNWd5728350104.333cosd)(.radX510316（3）屏幕上的线距离x3=f3=0.05mm10电磁波075以入射角度当为0.1nm晶面间距d=？照射晶体表面可观测到第2级明纹时kd)7590sin(20026.015sin021.0knmnmd38.0解：...3,2,1sin2kkd课堂练习分析：dBA11在布拉格x射线衍射实验中，一波长为的X射线以与晶面成30°角入射，出现第一级明纹；另一未知波长的X射线以与晶面成60°角入射，出现第三级明纹，则这未知波长为：A.B.C.D.E.F.以上都不对33/2/2#1a1202016a√...3,2,1sin2kkd6sin2d'33sin2d3'课堂练习分析：121、理解自然光、偏振光等概念2、掌握马吕斯定律及其应用3、掌握布儒斯特定律及其应用偏振光的获得和检验方法本次课教学重点和难点难点重点13自然光和偏振光EEyExyxsincosEEEEyx光的横波性,光的振动矢量为电矢量)2cos(00rtEE线偏振光可沿相互垂直的方向分解成两个振动分量E面对光的传播方向看ExEyEyx频率14232o102012A22A2443454749振动合成：在互相垂直方向上两个分量同频率且有固定位相差时复习151.线偏振光E播传方向振动面EEyExyxsincosEEEEyx;0xy面对光的传播方向看ExEyEyx:频率o102016线偏振光的表示法：·····光振动垂直板面光振动平行板面2.自然光yxEE自然光的表示法：···20IIIyxxy随机没有优势方向自然光的分解自然光两束线偏振光振动方向垂直、振幅相等、频率相等、无固定相位差。yx频率173.部分偏振光部分偏振光的表示法：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··yxEEyxIIxy随机振动方向垂直、振幅不等、频率相等、无固定相位差。部分偏振光的分解部分偏振光两束线偏振光有优势方向yx频率184.圆偏振光左旋圆偏振光yyxz传播方向/2x左旋圆偏振光E随z的变化E0没有优势方向圆偏振光的分解圆偏振光yxEE232；xyyx频率两束振动方向垂直线偏振光园偏光的表示法：···195.椭圆偏振光左旋(正）椭圆偏振光yyxz传播方向/2x左旋圆偏振光E随z的变化E0有优势方向（正）椭圆偏振光的分解椭圆偏振光两束振动方向垂直线偏振光yxEEyx频率232；xy椭圆偏振光的表示法：······平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强··20右旋（正）椭圆偏振光左旋（正）椭圆偏振光左旋圆偏振光右旋圆偏振光23xy21xyyxAAyxAAyxAAyxAA21232o102012A22A2443454749线偏光在两个互相垂直方向上的分量同频率且有固定位相差时线偏振光线偏振光右旋（正）椭圆偏振光左旋（正）椭圆偏振光22偏振化方向自然光振线偏光•偏振片1.微晶型·非偏振光线偏振光光轴电气石晶片··2.分子型xyzz线栅起偏器入射电磁波偏振片的起偏和检偏利用晶体的二向色性起偏23•偏振片作用：起偏：从自然光获得线偏振光的过程起偏器：获得线偏振光的器件或装置检偏：检测偏振光检偏器：检测偏振光的器件或装置24.....检偏器自然光自然光通过旋转的检偏器，光强不变25.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化26.....起偏器检偏器自然光线偏振光偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化27AA0..起偏器检偏器自然光线偏振光AIA00II0I=AA022马吕斯定律=cosA02A022cosAA0=检偏器前偏振光振动方向与检偏器偏振化方向之间的夹角马吕斯定律20cosIIcos0A'I'210II线偏振光29用偏振器件分析、检验光的偏振态I?P待检光•I不变？是什么光？•I变，有消光？是什么光？•I变，无消光？是什么光？答：答：线偏光答：部分线偏光讨论自然光或圆偏光或椭圆偏光30•一束偏振光，可能是圆偏振光也可能是椭圆偏振光或线偏振光。垂直入射在偏振片P上，以入射光线为轴转动P，观察通过P的光强变化过程。若看到明暗交替变化，有时出现全暗，则入射光是A.线偏振光B.圆偏振光C.椭圆偏振光D.无法判断#1a1203012a√课堂练习31要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90，至少要让这束光通过几块理想偏振片？A.1块B.2块C.3块D.无法确定#1a1203015a√课堂练习32•要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90，至少要让这束光通过2块理想偏振片，在此情况下，透射光强和原来光强之比最大是多少？A.1B.1/2C.1/4D.1/8#1a1203015b√)42(cos4cos220II课堂练习分析：33当一束自然光透射到两块偏振方向相互垂直的偏振片上时，没有光线通过。当第三块偏振方向和前两块偏振方向成45°的偏振片插入前两块偏振片之间时，是否有光线到达P点？.P.A.是B.否C.不确定#1a1203013a√课堂练习34假设有N块偏振片（N2)插入两块偏振方向正交的偏振片之间，且每片的偏振化方向依次转过90°/N，此时透过的光强为I1，与中间只插入一块偏振方向和前两块偏振方向成45°的偏振片时透过的光强为I2相比较：A.I1近似为零，没有光射出B射出的光更少，I1小于I2C射出的光一样多，I1等于I2D射出的光更多，I1大于I2#1a1203013b..P..√课堂练习35•一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后，出射光的光强为I=I0/8。已知P1和P2、的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为零，P2最少要转过的角度是A.30B.45C.60D.90#1a1203013c√课堂练习36用两个偏振片平行放置作为起偏器和检偏器,在它们的偏振化方向成30º角时,观测一光源;再将夹角改为60º,换一个光源.两次测得光强相等.求两光源照起偏器的光强之比.解:设两光源照射起偏器的光强分别为I1和I2.检偏器后的光强分别为I'1和I'2.1211cos21II2222cos21II依题意I'1=I'2即222121coscosII3175.025.030cos60coscoscos22122221ooII依照马吕斯定律课堂练习37一束自然光入射到重叠起来的四片偏振片上,它们偏振化依次顺时针(迎着投射光看)偏开30º角.求入射光中有百分之几光强透过这组偏振片(不计偏振片吸收).设入射光的光强为I0,透过第1、2、3、4片的光强分别为I1、I2、I3、I4I1=I0/220212cos21cosIII40223cos21cosIII60234cos21cosIII透射光强为入射光的21%.00621.0)23(21II解:课堂练习38一束平面偏振光与自然光混合,当它通过一理想的旋转偏振片时,发现透射光强度依赖于偏振片的取向可增加到五倍,求光束中的两种成分的光强各占总强度的百分比.旋转偏振片时出射光的最大值为最小值的五倍即)1.......(5minmaxII其中21max21III解上两式,得:122II入射光中线偏光与自然光的光强分别占总光强的百分比：3132;解:I1：自然光光强；I2：线偏光光强)2.....(21;1minII课堂练习40在偏振化方向正交的起偏器M和检器N之间，插入一片以角速度旋转的理想偏振片P，入射自然光强为I0,试求由系统出射的光强是多少？利用偏振片P的旋转可调制光信号NP•••M课堂练习41NP•••MttI220cossin)2/(四明四暗.t=0°,90°,180°,270°时，输出光强为零.t=45°,135°,225°,315°时,输出光强为.8/0I)4cos1)(16/(03tII解:;201IItItII20212cos2costItII22223sin)2(cos