PPT《一.圆孔衍射》

一.

圆孔衍射 1.第一暗环所围成的中央光斑称为爱里斑 2.爱里斑半径r对透镜光心的张角φ0称为爱里斑的半角宽度 §3 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 点光源经过光学仪器的小圆孔后,由于衍射的影响,所成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑. 二.光学仪器的分辨率 若两物点距离很近,对应的两个爱里斑可能部分重叠而不易分辨. S1 S2 两个物点距离不同时的成象情况: 瑞利判据: 如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗处相重合,认为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨. S1 S2 最小分辨角的倒数 称为光学仪器的分辨率 S1 S2 在恰能分辨时,两个点光源在透镜前所张的角度,称为最小分辨角 ,等于爱里斑的半角宽度.

1990 年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2.4m ,最小分辨角 ,在大气层外 615km 高空绕地运行 , 可观察130亿光年远的太空深处, 发现了500 亿个星系 . 例设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm,而在可见光中,人眼最敏感的波长为550nm,问(1)人眼的最小分辨角有多大? (2)若物体放在距人眼25cm(明视距离)处,则两物点间距为多大时才能被分辨? 解(1) (2) §4 光的偏振 一.横波的偏振性 1.偏振: 波的振动方向相对传播方向的不对称性. 横波具有偏振性,纵波不具有偏振性. 横波 纵波 2.光的偏振态 自然光 线偏振光 部分偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光 光矢量在与光传播方向垂直的平面内的振动状态. 二.自然光、线偏振光、部分偏振光 光波的光矢量方向始终不变,只沿一个固定方向振动. 线偏振光的表示法: 光振动平行板面 光振动垂直板面 1.线偏振光 无限多个振幅相等、振动方向任意、彼此之间没有固定相位关系的光振动组成. 2.自然光 光振动的振幅在垂直于光波的传播方向上,既有时间分布的均匀性,又有空间分布的均匀性. 自然光可用相互独立的、有等振幅的两垂直方向的振动来表示,并各具有一半的振动能量 . 自然光的表示法: 某一方向的光振动振幅最大,而在其垂直方向上的光振动振幅最小,这种光为部分偏振光 . 3.部分偏振光 部分偏振光的表示法: 平行板面振动占优势 垂直板面振动占优势 玻璃 反射光 折射光 理论和实验证明:反射光的偏振化程度与入射角有关 . 三.偏振光的获取 1.反射起偏 平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动 . ――部分偏振光 垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动 . ――部分偏振光 玻璃 布儒斯特定律(1812年) 反射光为线偏振光,且振动面垂直入射面,折射光为部分偏振光. 反射光和折射光互相垂直 . 对于一般的光学玻璃 , 反射光的强度约占入射光强度的7.5% , 大部分光将透过玻璃. 利用玻璃片堆产生线偏振光 i0 (接近线偏振光) 玻璃片堆 恒量 玻璃 折射定律2.光的双折射现象 双折射现象 一束光射入各向异性晶体中折射成两束光的现象称为双折射现象. 寻常光线(o光) 服从折射定律的光线 非常光线(e光) 不服从折射定律的光线 实验证明: o光和 e光均为线偏振光,振动方向垂直. o e o光和e光 寻常光线:在晶体中各方向上传播速度相同. 非常光线:晶体中各方向上传播速度不同,随方向改变而改变. 3.偏振片 二向色性 偏振片 某些双折射晶体对于o光和e光有不同的吸收本领, 这种性质称二向色性 .例如电气石 ,吸收寻常光线的性能显得特别强 . 用晶体做成的,它能吸收某一方向的光振动,而只让与这个方向垂直的光振动通过.偏振片允许通过的光振动的这个方向叫做 " 偏振化方向 " ,偏振化方向用 " "表示. 偏振化方向 起偏器 四.起偏器 检偏器 起偏 1.起偏器:把自然光变成偏振光的装置 . 2.检偏器:检验一束光是否为线偏振光的装置. 偏振片既可作起偏器也可作检偏器. 检偏器 起偏器 检偏 两偏振片的偏振化方向相平行,通过第一个偏振片的偏振光能够通过第二个偏振片. 两个偏振片的偏振化方向相垂直,通过第一个偏振片的偏振光不能通过第二个偏振片. 线偏振光通过一旋转的检偏器 光强的变化特征 只有平行于PB偏振化方向的分量能通过PB ――马吕斯定律(1880 年) 例1 有两个偏振片,一个用作起偏器, 一个用作检偏器. 当它们偏振化方向间的夹角为 时,一束单色自然光穿过它们, 出射光强为 ;