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波动光学;【掌握】单缝衍射、光栅衍射、和X射线衍射现象产生的条件和计算方法，马吕斯定律 【了解】了解光的偏振和物质的旋光现象;第二节 光的衍射 一、光的衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理; 光绕过障碍物而偏离直线传播，并且出现光强度分布不均匀的现象称为光的衍射。 光的单缝衍射现象所观察到的亮暗相间的条纹称为衍射图样。;（二）菲涅耳-惠更斯原理 惠更斯原理:在波的传播过程中,波阵面(波前)上的每一点都可看作是发射子波的波源,在其后的任一时刻,这些子波的包迹就成为新的波阵面。; 在波的传播过程中,从同一波阵面上的各点发出的子波，经传播在空间某点相遇时，这些次级子波要相干叠加，这一点的振动即是相干叠加的结果。这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯-菲涅耳原理。;菲涅耳衍射;夫琅和费衍射;中央亮条纹; 波阵面AB分割成小的波阵面称为波带。 2个半波带，P点暗纹。; 3个半波带，P点亮纹，亮度比中央亮条纹弱。; 4个半波带，P点暗纹。; 对于某些方向，波阵面AB不能分成整数个半波带，则光线会聚后得到的光强介于亮条纹和暗条纹之间。;暗纹条件：;中央明条纹的半角宽度△θ0即第一暗纹的衍射角。 中央明纹的宽度△x：正负第一级暗纹的位置距离。;第k级明纹的宽度：第k+1级暗纹与第k级暗纹的位置距离。;例11-3：设有一单色平行光垂直照射于一单缝，若其第三级亮条纹位置正好和600nm的单色光的第二级亮条纹位置相同，求单色平行光的波长。;解：根据单缝衍射亮条纹的条件：;三、衍射光栅 （一）光栅常数 由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅。 一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕不透光，相当狭缝。;光栅缝宽为a，缝间不透光部分宽度为b，d=a+b称为光栅常数。 光栅常数一般为10-5～10-6m之间。;光栅衍射为单缝衍射和多缝干涉的总效应。;（三）光栅公式;衍射级次限制：;暗的相干相长仍为暗！;若(a+b)/a是整数，将发生缺级现象 如a+b=3a，则第三级、第六级、...亮条纹不出现。;（四）衍射光谱 1.光栅衍射光谱 白光照射光栅时除中央条纹为各色混合的白光外，其他各级的亮条纹都形成彩色的光谱带???为衍射光谱。;2.光栅衍射光谱与棱镜色散光谱的比较 棱镜对白光有分光的色散作用，所形成的彩色光谱带称为色散光谱。;光栅衍射光谱与棱镜色散光谱的区别： （1）衍射光谱是匀排光谱，棱镜色散紫光附近的光谱比红光附近的光谱展开得大些，是非匀排光谱。 （2）衍射光谱中各谱线的排列次序由紫到红，而在棱镜的色散光谱中由红到紫，正好相反。;3.光谱分析 各种类型光源发出的光经光栅后形成的光谱： 炽热物体发射的光：连续光谱 在火焰中加热或通过放电管中通电激发形成的原子发光，其谱线由一些明线组成，称为明线光谱。; 让炽热物体所发出连续光谱的光，通过一定的物质后，再经过光栅，则在形成的光谱中出现一系列暗线，称为吸收光谱。; 利用某种物质的明线光谱或吸收光谱的谱线情况，可以定性地分析出该物质所含的元素或化合物，由谱线的强度可定量分析出所含元素的多少，这种分析方法称为光谱分析。;（五）闪耀光栅 具有一定形状刻槽的反射光栅，能将能量较多地集中到所应用的那一级光谱带上，这种光栅称为闪耀光栅。;（六）光栅光谱仪 用光栅作色散元件的单色仪、分光计和摄谱仪等系统称为光栅光谱仪。 常用光栅光谱仪有凹面光栅和平面光栅两种。;埃伯特光栅单色仪;例11-4当红光垂直照射到每厘米有4000条刻线的透射光栅上，观察到第二级光谱线的衍射角360，求照射红光的波长。 解：光栅常数：;例11-5一光栅每毫米长有600条刻线，用波长为589nm的黄色光垂直照射，求各级光谱线的衍射角。 解：光栅常数：;第一级光谱线k=1：;例11-6设计一个平面透射光栅，使得该光栅能将光波波长范围为430nm～680nm的光波的第一级衍射光谱展开为20.00的角度范围。 解：;四、圆孔衍射; 光的衍射现象限制了光学仪器的分辨本领。;五、X射线的衍射 X射线：波长为0.01nm～10nm之间的电磁辐射，也称为伦琴射线。 劳厄利用晶体原子的周期性排列作为X射线的光栅，成功进行X射线衍射实验。;劳厄斑（a）红宝石晶体 （b）单晶硅;符合反射定律，且光程差符合布喇格公式的衍射子波加强。;伦琴射线摄谱仪 X射线光谱分析 X射线晶体结构分析;第三节 光的偏振 一、光的偏振性 （一）自然光 由波的传播方向和波的振动方向所确定的平面称为波的振动面。 光的振动方向在振动面内不具有对称性，这称为偏振。; 横波和纵波都可以产生干涉和衍射现象。 只有横波才有偏振现象，这是横波区别于纵波的一个最明显的标志。;光振动：电场强度E的振动称为光振动。 光波是横波