衍射光栅及光栅光谱.ppt

衍射光栅及光栅光谱
轴
4. 暗纹条件
设光栅总缝数为 N，各缝在观察屏上某点 P 引起的光振动矢量为
为相邻光振动矢量夹角
暗纹条件
光栅衍射中，两主极大条纹之间分布着一些暗纹，这是缝间干涉相消 布儒斯特定律
一. 反射和折射产生的偏振
ib — 布儒斯特角或起偏角
自然光反射和折射后产生部分偏振光
线偏振光
ib+γ=90o 时，反射光为线偏振光
二. 布儒斯特定律
玻璃片堆起偏和检偏
玻璃片堆
线偏振光
例如 n1 =(空气)， n2 =(玻璃)，则
空气
玻璃
玻璃
空气
入射自然光
§ 晶体的双折射现象
方解石
一. 双折射现象

o 光
e 光
2. 寻常光和非寻常光
两折射光线中有一条始终在入射面内，并遵从折射定律，称为寻常光，简称 o 光
另一条光一般不遵从折射定律，称非常光，简称 e 光
双折射现象 一束光入射到各向异性的介质后出现两束折射光线的现象。
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。
例如 方解石晶体(冰洲石)
光轴
光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴。
单轴晶体：只有一个光轴的晶体
双轴晶体: 有两个光轴的晶体
4. 主平面
主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面.
78o
102o
78o
102o
光轴与 o 光构成的平面叫 o 光主平面.
光轴与 e 光构成的平面叫 e 光主平面.
5. 正晶体、负晶体
e光
光轴
e 光的
主平面
o光
光轴
o 光的
主平面
·
·
光轴在入射面时,o 光主平面和e 光主平面重合,此时o 光振动和e 光振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认为o 光振动和e 光振动仍然相互垂直。
光轴
o 光:
e 光:
光轴
( o 光主折射率)
( e 光主折射率)
(o光振动垂直o 光主平面)
(e 光振动在e 光主平面内)
正晶体
光轴

光轴

负晶体
( 垂直光轴截面 )
( 垂直光轴截面 )
( 平行光轴截面 )
( 平行光轴截面 )
o光
二. 单轴晶体中的波面 ( 惠更斯作图法(ve>vo) )
方解石
光轴
2. 光轴平行入射面，自然光垂直入射负晶体中
方解石
光轴
1. 光轴平行入射面，自然光斜入射负晶体中
光轴
e光
o光
e光
e光
o光
光轴
3. 光轴平行晶体表面，自然光垂直入射
此时，o, e 光传播方向相同，但传播速度不同。从晶体出射后，二者产生相位差。
三. 晶体偏振器
1. 尼科耳棱镜
2. 渥拉斯顿棱镜
上述两种棱镜得到的偏振光质量非常好，但棱镜本身价格很高，因而使用较少。
负晶体
o光
o光
e光
加拿大树胶
光轴
出射 o 光 e 光的相差为
3. 波晶片
自然光垂直入射波晶片后，o 光, e 光传播速度不同，产生的相位不同 。
波晶片
（光轴平行于表面且厚度均匀的晶体）
波晶片分类
波片
半波片
全波片
波片
§ 偏振光的干涉
一. 偏振光干涉实验
1. 实验装置
偏振片1
偏振片2
2. 实验现象
单色光入射，波片厚度均匀，屏上光强均匀分布。
波片厚度不均匀时，出现干涉条纹。
屏
屏
屏
•
•
•
白光入射，屏上出现彩色，转动偏振片或波片，色彩变化。
二. 偏振光干涉的分析
1. 光线通过波片的传播情况
d
o 光和e 光传播方向相同，
但速度不同。
o 光和e 光通过波片后产
生的相位差为：
no —— o 光主折射率
ne —— e 光主折射率
2. 光强分析
o 光和e 光经过偏振片2 后，振动方向平行，振动频率相同，相位差恒定，满足干涉条件。
式中为投影引入的附加相位
— 干涉相长
— 干涉相消
讨论
(1) 波片厚度相同时，各处相位差相同，单色光 照射时屏上光强均匀分布。
合振动强度为：
(3) 白光照射时，屏上由于某种颜色干涉相消, 而呈现它的互补色，这叫( 显) 色偏振。
(2) 波片厚度不均匀时，各处相位差不同，单色光入射出现等厚干涉条纹。
偏振片1
偏振片2
屏
白光
(4) 旋转偏振片，使两偏振片偏振化方向平行， 相位差产生 的变化，屏上颜色发生变化。