高二物理竞赛自然光偏振光课件.pptx
自然光自然光 偏振光偏振光2符号表示符号表示自然光自然光 偏振光偏振光 自然光自然光 ：一般光源发出的光，包含各：一般光源发出的光，包含各个方向的光矢量在所有可个方向的光矢量在所有可能的方向上的振幅都相等能的方向上的振幅都相等 . vE E注意注意 各光矢量间无固定的相各光矢量间无固定的相位关系位关系 . 二互相垂直二互相垂直方向是任选的方向是任选的 .3 1913年英国年英国布拉格父子布拉格父子提出了一种解释提出了一种解释射线衍射的方法，给出了定量结果，并于射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖年荣获物理学诺贝尔奖.布布 拉拉 格格 反反 射射d入射波入射波散射波散射波oCAB4掠射角掠射角d晶格常数晶格常数 相邻两个晶面相邻两个晶面反射的两反射的两X射线干射线干涉涉加强的条件加强的条件 布拉格公式布拉格公式,2, 1 ,0kkdsin2CBAC sin2d布布 拉拉 格格 反反 射射d入射波入射波散射波散射波oCAB5 用途用途 测量射线的波长研究测量射线的波长研究X射线谱，射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能步研究材料性能.例如对大分子例如对大分子 DNA 晶体晶体的成千张的的成千张的X射线衍射照片的分析，显示出射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的分子的双螺旋双螺旋结构结构. 布拉格公式布拉格公式,2, 1 ,0kkdsin26DNA 晶体的晶体的X衍射照片衍射照片DNA 分子的分子的双螺旋结构双螺旋结构 7用白光垂直照射一光栅，能在用白光垂直照射一光栅，能在30衍射方向观察到衍射方向观察到600nm的第二级主极大干涉，并能在该处分辨的的第二级主极大干涉，并能在该处分辨的 =0.005nm两条两条光谱线，可是在光谱线，可是在30衍射方向却很难测到衍射方向却很难测到400nm的主极大的主极大干涉干涉. . (1) 例例求求解解(1) 光栅相邻两缝的间距光栅相邻两缝的间距；(2) 光栅的总宽度光栅的总宽度；(3) 光栅上狭缝的宽度光栅上狭缝的宽度；(4) 若以此光栅观察钠光谱若以此光栅观察钠光谱( =590nm)，当光线垂直入射当光线垂直入射 和以和以30斜入射时，屏上各呈现的全部干涉条纹的级数斜入射时，屏上各呈现的全部干涉条纹的级数. .7302 6 10mm2.4 10 mmsinsin30kd 由光栅方程由光栅方程得得kdsin8(2) 由由 则光栅的总宽度为则光栅的总宽度为得得(3) 由由由题意可得相应的缺级级次为：由题意可得相应的缺级级次为：3，6，9，可得可得则狭缝的宽度则狭缝的宽度为为 kNR410621005. 06001kNmm144Ndkdsin310430sin104 . 2sin706dkmm108314da9(4) 由垂直入射光栅方程由垂直入射光栅方程可得可得呈现于屏上的是呈现于屏上的是0,1 ,2 ,4 这这7条干涉条纹条干涉条纹.由斜入射光栅方程由斜入射光栅方程可得可得呈现于屏上的是呈现于屏上的是0,1 ,2 ,4，5 (0,1 ,2 ,-4，-5)这这7条干涉条纹条干涉条纹. .或或404. 4109 . 5104 . 22sin76maxdkkdsin30sin)2sin(0maxdk1 . 603. 230sin)2sin(0maxdk1 . 603. 2kd)sin(sin10(2) 斜入射时，可得到更高级次的光谱，提高分辨率斜入射时，可得到更高级次的光谱，提高分辨率.(1) 斜入射级次分布不对称斜入射级次分布不对称.(3) 垂直入射和斜入射相比，垂直入射和斜入射相比，完整级次数不变完整级次数不变.(4) 垂直入射和斜入射相比，垂直入射和斜入射相比，缺级级次相同缺级级次相同.上题中垂直入射级数：上题中垂直入射级数：0,1 ,2 ,4 斜入射级数：斜入射级数：0,1 ,2 ,4，5 (0,1 ,2 ,-4，-5)说明说明kd)sin(sin)sin(sinkaadkk, 3 , 2 , 1 k11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械波穿过狭缝机械波穿过狭缝12振动面振动面 偏振光偏振光（线偏振光）（线偏振光）符号表示符号表示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 .vE E13 部分偏振光部分偏振光 ：某一方向的光振动比与之：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垂直方向上的光振动占优势的光为部分偏振光光 .符号表示符号表示介于自然光和线偏振光之间的偏振态14 圆偏振光和椭圆偏振光圆偏振光和椭圆偏振光 ：光振动在光的：光振动在光的传播过程中，光矢量绕着传播方向旋转，为传播过程中，光矢量绕着传播方向旋转，为圆偏振光或者椭圆偏振光圆偏振光或者椭圆偏振光 .Ocyz1. 右旋圆偏振光右旋圆偏振光15zcyOx2. 左旋圆偏振光左旋圆偏振光16偏振片偏振片 起偏与检偏（起偏与检偏（15.12） 二向色性二向色性: 某些物质能吸收某一方向的某些物质能吸收某一方向的光振动光振动 , , 而只让与这个方向垂直的光振动而只让与这个方向垂直的光振动通过通过, , 这种性质称二向色性这种性质称二向色性 . 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 .
