衍射光栅及光栅光谱

《衍射光栅及光栅光谱》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一.衍射光栅1.光栅反射光栅透射光栅透光宽度不透光宽度2.光栅常数d—大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件光栅宽度为l，每毫米缝数为m，则总缝数§14.9衍射光栅及光栅光谱只考虑单缝衍射强度分布只考虑双缝干涉强度分布双缝光栅强度分布3.光栅衍射的基本特点屏上的强度为单缝衍射和缝间干涉的共同结果。以二缝光栅为例结论：二.多缝干涉1.五缝干涉例子主极大角位置条件k称为主极大级数相邻两缝在P点引起的光振动相位差为主极大强度为主极条件下单缝在P点引起光振动矢量的振幅暗纹条件各缝光振幅矢量:相邻矢量相位差:暗纹条件(1)对五缝干涉，相邻两主极大间有4个极小，3个次极

2、大。结论-6-5-4-3-2-10+1+2+3+4+5+6I/I(2)主极大光强是相应位置处单缝引起光强的52倍。k对N缝干涉两主极大间有N-1个极小，N-2个次极大。衍射屏上总能量主极大的强度由能量守恒，主极大的宽度随着N的增大，主极大变得更为尖锐，且主极大间为暗背景2.N缝干涉缝干涉强度分布缝干涉强度分布缝干涉强度分布三.光栅的夫琅禾费衍射1.单缝衍射和缝间干涉的共同结果几种缝的光栅衍射缝间干涉主极大就是光栅衍射主极大，其位置满足—光栅方程多缝干涉主极大光强受单缝衍射光强调制，使得主极大光强大小不同，在单缝衍射光强极小处的主极大缺级。缺级条件如缺级缺级3.缺级条

3、件分析2.光栅方程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，这是缝间干涉相消而成。当这些振动矢量组成的多边形封闭时，合矢量为零，对应点为暗纹，则其中设光栅常数为d，总缝数为N的光栅,当入射光波长为时，分析其夫琅禾费衍射主极大条纹角宽度与N的关系。第k级主极大相邻的两暗纹有N越大，主极大角宽度越小，条纹越细。例解暗纹位置满足条件第k级主极大角宽度四.光栅光谱及分辨本领1.光栅光谱0级1级2级-2级-1级3级-3级白光的光栅光谱2.光栅的色分辨本领(将波长相差很小的两个波长

4、和+分开的能力)色谱仪的色分辨率设两波长1和2=1+在第k级刚好能被光栅分辨，则有根据瑞利判据：当(光栅的色分辨本领)由(1)、(2)得时刚能分辨其中为波长1第k级主极大半角宽度，且光栅的色分辨率讨论增大主极大级次k和总缝数N，可提高光栅的分辨率。五.斜入射的光栅方程主极大条件k=0,1,2,3…缺级条件最多明条纹数p当=-90o时当=90o时一束波长为480nm的单色平行光，照射在每毫米内有600条刻痕的平面透射光栅上。求(1)光线垂直入射时，最多能看到第几级光谱？(2)光线以30o入射角入射时，最多能看到第几级光谱？例解(1)(2)(2)斜入射

5、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(3)垂直入射和斜入射相比，完整级次数不变。(4)垂直入射和斜入射相比，缺级级次相同。上题中垂直入射级数斜入射级数说明时，第二级主极大也发生缺级，不符题意，舍去。每毫米均匀刻有100条线的光栅，宽度为D=10mm，当波长为500nm的平行光垂直入射时，第四级主极大谱线刚好消失，第二级主极大的光强不为0。(1)光栅狭缝可能的宽度；(2)第二级主极大的半角宽度。例(1)光栅常数第四级主极大缺级，故有求解时时，(2)光栅总的狭缝数设第二级主极大的衍射角为2N，与该主极大相邻的暗纹(第2N+1级或第2N-1级)衍

6、射角为2N-1，由光栅方程及暗纹公式有代入数据后，得第二级主极大的半角宽度符合题意的缝宽有两个，分别是2.5×10-3mm和2.5×10-3mm一.线偏振光(平面偏振光)面对光的传播方向观察线偏振光可沿两个相互垂直的方向分解§14.10线偏振光自然光(光振动平行板面)(光振动垂直板面)线偏振光的表示法二.自然光面对光的传播方向观察自然光可用两个相互独立、没有固定相位关系、等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示。自然光的表示法三.部分偏振光部分偏振光的分解部分偏振光部分偏振光可用两个相互独立、没有固定相位关系、不等振幅且振动方向相互垂直的线偏振光表示。部分偏振光的表示法

7、平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强四.偏振度部分偏振光可看成是自然光和线偏振光的混合,设部分偏振光的强度为Ii,其中自然光强度为In，线偏振光的强度为Ip,则有线偏振光部分偏振光自然光偏振度一束部分偏振光,当它通过一偏振片时,发现光强取决于偏振片的取向可以变化5倍。例解依题意得求此光的偏振度。§14.11偏振片的起偏和检偏马吕斯定律一.起偏和检偏自然光I0线偏振光I偏振化方向线偏振光I'二.马吕斯定律(马吕斯定律)—消光当;当起偏器检偏器平行放置两偏振片，使它们的偏振化方向成60夹角。让自然光垂直入射后,下列两种情况下：(1)无吸