1、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0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.,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。,最小分辨角的倒数 称为光学仪器的分辨率,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
2、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
3、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
4、：,平行板面振动占优势,垂直板面振动占优势,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,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,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）,
5、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 。,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,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
6、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 ; 当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过它们 , 出射光强为 , 且 . 求两束单色自然光的强度之比 .,解 设两束单色自然光的强度分别为 和 .,经过起偏器后光强分别为 和 .,经过检偏器后,量子物理初步,一.爱因斯坦的光量子论,在普朗克的能量子
7、假说解释了黑体辐射后，年轻的爱因斯坦首先注意到它可能解决经典物理学所遇到的其它困难。为了解释光电效应的实验事实，1905年爱因斯坦提出了光量子的概念。,爱因斯坦认为，辐射场由光量子组成，每一个光量子的能量 E 与辐射频率的关系是,爱因斯坦根据他在同年提出的相对论中所给出的，光的动量和能量之间的关系式 p = Ec ，,提出光量子的动量 p 与辐射波长之间有如下的关系：,通常把前面的式子和此式称为普朗克爱因斯坦关系式。,二.德布罗意波,德布罗意 受光的波粒二象性 的启发，于1924年提出 ，实物粒子，如电子、质子、中子等也具有波粒二象性的假设。提出了实物粒子也具有波动性 的假设。,按照德布罗意的
8、假设，质量为 m 的粒子，以速度 v 匀速运动时，具有能量 E 和动量 p ，从波动性方面来看，它具有波长和频率，它们之间应遵从下述公式,E = mc2,p = mv,对于具有静止质量 m0 的实物粒子来说，若粒子以速度 v 运动时 ，则和该粒子联系在一起的 平面单色波的波长是,这个与实物粒子联系在一起的波，称为 德布罗意波 或 物质波 ，此式称为德布罗意关系 。,讨论：,如果 v c ，,则,物体的动能为,所以,1927 年戴维孙和革末利用电子在晶面上的散射，证明了电子的波动性。同一年 ，英国物理学家G. P. 汤姆孙独立地从实验中观察到电子透过多晶薄片的衍射现象，即电子的衍射被实验证实了。
9、,1950年，中子的衍射也被实验证实了。,电子的波长为10-10的数量级，很短。根据电子的衍射，制造出了电子显微镜，电子显微镜能分辨10-10数量级的微小长度。电子显微镜有透射和扫描两类。,德布罗意波的统计解释,对于电子的衍射图样，从粒子的观点来看，衍射加强的地方，就是电子密集的地方，说明电子射到该处的概率大，电子稀疏的地方概率较小；而从波动的观点来看，电子密集的地方表示波的强度大，电子稀疏的地方表示波的强度小。所以，某处附近电子出现的概率就反映了在该处德布罗意波的强度。对于电子是如此，对于其它微观粒子也是如此。普遍地说，在某处德布罗意波的强度是与粒子在该处邻近出现的概率成正比的。这就是德布罗意波的统计解释。,德布罗意波既不是机械波，也不是电磁波，它是一种概率波。,
