是一塊垂直於平行入射光的平板,是板中的一道長直狹縫,它的縱向與紙麵垂直。透鏡二把光源發出的光波變為平麵波。當波陣麵到達狹縫時,波陣麵上各點都是新的波源,向各個方向發射子波。畫出方向角為的一些平行子波,這些子波通過透鏡。後,聚焦在光屏的屍處。不同方向角的子波將聚焦在其它相應的位置上。
是在光屏上所觀察到的單縫衍射圖樣。對單色光來說,它是一些明暗相間的條紋,雙縫幹涉圖樣那麼均勻。圖上方的曲線表示條紋的亮度。
由冷和況兩點發出的子波在這個方向上有半個波長的光程差,彼此在廣處互相抵消。這樣,由發出麵在討論顯微鏡的放大率時,要考慮到這個問題。
三、衍射光柵
討論光柵衍射條紋的形成時應該注意,通過光柵同一狹縫的光要產生衍射,通過各條狹縫的光彼此又要產生幹涉,在屏上呈現的條紋是衍射和幹涉的總效果。
設想在光柵上隻留一條狹縫,而把其餘的狹縫都遮去,則屏上將呈現單縫的衍射圖樣,即一係列明暗相間的區域。如果同時開放兩條狹縫,那麼除了兩條狹縫的衍射外,還有兩縫間的幹涉。由於幹涉的結果,原來明亮的區域內將出現暗線,因此,明亮的區域就要縮小。同時,開放狹縫的數目愈多,由於任意兩個狹縫間都要發生幹涉,所以屏上的明亮區域就愈小。也就是說,所成亮條紋愈細窄而又彼此分離得愈遠。就是表示這種情形的照片。
在光柵常數已確定的情況下,角度的大小與光波波長有關,因此,當複色光通過光柵之後,各單色光將產生各自分開的條紋。所以,不同顏色光的同一級譜線,除零級外都不重合,並且依波長的長短從零級開始向左右兩側由短波至長波依次散開。每一級都有這樣一組譜線的細亮線。我們把光柵對複色光的每一組衍射圖樣稱為光柵光譜。1,2,3級的複色光譜。利用光柵可觀測離子、原子和分子的各種光譜。測出各譜線的波長和相對強度,就可以確定發光物質的成分及其含量。
第三節光的偏振
一、自然光與偏振光
光是波長很短的電磁波,幹涉和衍射證實了光確實具有波動性。橫波和縱波都能產生幹涉和衍射現象,所以從幹涉和衍射還不能判斷光是橫波還是縱波。因為電磁波中電場矢量和磁場矢量的振動都與波的傳播方向垂直,所以光是橫波。光的偏振現象證實了光的橫波性質,這是因為,隻有橫波才全產生偏振現象,而縱波是不會產生偏振的。由於光波中產生感光作用及生理作用的主要是電場強度矢量五,所以討論光的偏振時,隻需將矢量表示出來,並稱6矢量為光矢量,振動為光振動。如果五矢量在固定方向上振動,那麼此光稱為線偏振光或平麵偏振光,振光的光矢量振動方向和傳播方向所構成的平麵稱為振動麵。
前麵曾指出,任何一個普通光源中都包含著大量的分子或原子。而每個分子或原子的發光都是間歇的、偶然的,每個振源的振動大約維持10-4左右,每列波的長度約為數。雖然每列波都有固定的振動方向,但是由它們合成的光波卻是存在很多方向的振動,而且經常迅速地作無規則的變動。顯然,在足夠長的觀測時間內,光波在與傳播方向垂直的各個方向上振動次數和振幅平均都是相等的,沒有一個方向較其它方向更占優勢。從普通光源輻射的振動方向任意的光稱為自然光。自然光是非偏振光。在所有可能的方向上,矢量的振幅都可看作完全相等。
圖中帶箭頭的直線表示光的振動方向,光波的進行方向用垂直通過它們交點的直線來表示圖中未標出而偏振光的振動方向是單一的,表示的光叫部分偏振光。其特點是,雖然各種可能的振動方向都有,但隻有一個方向是占優勢的,而其它方向上的振動較弱,所以這種光可認為是一種不完全的偏振光。從一般光源如太陽、電燈、發出的光都是自然光。但自然光經過反射、折射、散射之後,在某一方向上五矢量的振動可能比其它方向強,即變為部分偏振光,在特定的條件下,還可以變成完全偏振光。通常情況下,我們所觀察到的光大部分是從物體上反射來的,所以我們看到的光絕大部分是部分偏振光,隻是由於眼睛不能分辨自然光與偏振光的差別而已。偏振時,我們常把自然光分解為互相垂直且相等的兩個分量和盡。這樣,我們就可以形象地表示自然光和偏振光了。
二、起偏與檢偏
要想獲得偏振光,隻要設法把自然光中兩個互相垂直的平麵內振動的光波完全分離開,保留其中的一種振動方向而去掉其它方向的振動即可。能從自然光中獲得平麵偏振光的裝置叫做起偏器。把自然光經過起偏器後變成偏振光的過程叫做起偏。用來檢驗某一光束是否是偏振光的裝置叫做檢偏器任何一個起偏器都可以用作檢偏器。起偏器和檢偏器所允許通過的光的振動方向稱為偏振化方向。
自然光通過起偏器時,隻允許一個方向的光振動通過,而將其它方向的振動吸收掉,使之成為線偏振光。在偏振光前進的方向上再放一個檢偏器,當線偏振光的振動方向與檢偏器的偏振化方向一致時,偏振光可以通過檢偏器射出,此時視場明亮;當偏振光的振動方向與偏振化方向垂直時,偏振光就不利用檢偏器不但可以區別自然光