光学衍射-偏振复习纲要

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1、光的衍射、偏振复习纲要基本要求1、了解惠更斯—菲涅耳原理2、掌握分析单缝夫琅和费衍射暗纹分布规律的方法。会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。3、理解光栅衍射公式。会确定光栅衍射谱线的位置。会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。4、理解自然光和线偏振光。理解马吕斯定律和布儒斯特定律。理解双折射现象。理解线偏振光的获得和检验方法。内容提要1、惠更斯—菲涅耳原理惠更斯原理：媒质中波阵面上各点，都可以看成是发射子波的波源，其后任意时刻这些子波的包迹，即是该时刻的新的波阵面。菲涅尔－补充：波阵面上的每个面元dS都可以视为子波波源

2、，它发射各方向强度不同的球面子波，空间任一点P的振动，是各子波在该点相干叠加的结果。内容提要2、衍射分类菲涅尔衍射：光源和观察屏距离衍射屏（障碍物）有限远。夫琅和费衍射：光源和观察屏距离衍射屏（障碍物）无限远。内容提要3、单缝夫琅和费衍射PI为衍射角P点的光强取决于狭缝上各子波源到此的光程差。光强分布？为缝边缘两条光线在P点的光程差内容提要3、单缝夫琅和费衍射不同缝宽的单缝衍射条纹的比较0.16mm0.08mm0.04mm0.02mm内容提要1、将BC用一系列平行与AC的平面来划分，这些平面间距等于半个波长，即/2。2、单

3、缝处的波阵面相应被分成AA1、A1A2、A2B等整数个波带，称为半波带。A1A23、任何两相邻波带上的子波源发出的光线，到达AC面的光程差均为/2，经透镜会聚在光屏P点时，将一一抵消。3.1、半波带法4、当BC为半波长/2的偶数倍时，将在屏上P处出现暗纹。5、当BC为半波长/2的奇数倍时，将在屏上P处出现明纹。I中央明纹中心暗条纹明条纹3.2、明暗纹条件内容提要3.3、强度分布越大AB面分得的半波带越多内容提要内容提要IP中央明纹宽度中央明纹角宽度为：线宽度3.4、条纹宽度非中央明纹角宽度为：线宽度非中央明纹宽度内容提要

4、4、衍射光栅4.1光栅4.2光栅常数4.3光栅衍射光栅上的每一条缝的单缝衍射在方向上P点产生一个光振动，N条缝在P点产生的N个光振动的振幅相等，它们的相干叠加决定P点的光强。黑白光栅是由大量等宽度等间距的平行狭缝构成的衍射屏。光栅面上相邻两缝中心间距d是光栅的重要结构常数。光栅衍射是单缝衍射和缝间干涉的总效果。内容提要4.4光栅衍射花样2、谱线的强度受到单缝衍射光强分布曲线的调制。1、光栅缝数越多，谱线越细、越亮。单缝：双缝：内容提要多缝干涉花样单缝衍射花样光栅衍射花样4.4光栅衍射花样内容提要---平行光垂直入射其中d为光栅

5、常数，包括缝宽a。光栅干涉明纹位置：单缝衍射暗纹位置：干涉明纹缺级级次4.5光栅衍射方程4.6缺级现象内容提要－6－5－4－3－2－10123456干涉明纹缺级级次4.6缺级现象3单缝：双缝：7内容提要5、圆孔衍射和仪器分辨率爱里斑爱里斑的角半径（m＝1）对光学仪器夫琅和费圆孔衍射为主，而且只需考虑爱里斑。D5.1夫琅和费圆孔衍射由理论计算，可得暗纹条件：即爱里斑角半径：内容提要5.2仪器的分辨率瑞利判据对于任何光学仪器，若一个物点衍射图样的爱里斑中央最亮处恰好与另一物点衍射图样的第一暗处相重合，则这两物点恰好可以被仪器分辨。爱

6、里斑的角半径恰能分辨仪器分辨率最小分辨角内容提要6、X射线衍射6.1三维空间光栅晶体的晶格常数d与X光的波长（0.001nm~1nm）同数量级，晶体可视为X光的三维空间光栅。6.2布拉格公式设两原子层之间的距离为d（晶格常数或晶面间距），当一束平行相干的X射线以掠射角入射时，则相邻两原子层的反射线的光干涉有极大的条件为：内容提要7、自然光与偏振光光波是横波，光矢量的振动方向总是和光的传播方向垂直。内容提要7、自然光与偏振光7.1自然光☺光矢量在各个可能方向上的取向是均匀的，即平均而言它们对于光传播方向构成轴对成分布。☺可将自然

7、光沿与光传播方向垂直的任意方向上分解成两束振动方向相互垂直、振幅相等、无固定相位差的非相干光。内容提要7.2完全偏振光☺沿Z轴传播的频率为的单色平面光波，在空间某定点的电矢量E总可以分解为两正交分量，即☺完全偏振光的E矢量端点在波面内描绘的轨迹方程为：若它们的振幅比(Ax/Ay)和相位差(=x-y)均为与时间无关的常数，则称此光为完全偏振光。依据轨迹的形状，完全偏振光又可细分为线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。内容提要7.2完全偏振光（1）线偏振光当=±k时，轨迹方程化为直线方程：即光矢量E只沿一个确定的方向振动，

8、称此光为线偏振光。（2）圆偏振光当=±(2k+1)/2,且Ax=Ay时，轨迹方程化为圆方程：即光矢量E在波面内以角速度旋转，其端点的轨迹为圆。内容提要7.2完全偏振光（3）椭圆偏振光当=±(2k+1)/2,且Ax≠Ay时，轨迹方程化为正椭圆方程：即