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1. 繞射現象 (Diffraction)
2. 影像解析度 (Image Resolution)
4. 光偏振 (Polarization)
繞射現象與光偏振
3. 光柵 (Grating)
繞射現象 (Diffraction)
當光經過一微小開口或物體時，常會發現會有明暗相間的條文
出現，此為繞射的現象之一，而此現象可以光的加成所產生的
干涉來解釋。
以一微小開孔為例（如左圖），利用
Huygens的觀念，光通過時，於開口上
的每一點皆可被看成是一點光源，所
以於顯示幕上任意一點的光電場強度
皆為由這些微細的光源所組成
∑=
i
i txEtxE ),(),(
以平行入射光為例，每一點皆為同調
且相位相同，則於顯示幕上的的電場
相位差主要來自光程差。其最大值為
qlpqb sin2sin aako ==
2
若視這些細小光源為等距間隔，則其電場可寫為
∑ ∑ Φ?+=+=
i i
i itEtEtxE })1(sin{)sin(),( 00 waw
此總和可以用下圖的 phasor diagram技巧來瞭解。
由 Phasor diagram我們可估計總和電場大小約為
2sin2
bRER = ?
?
?
??
?=?=
2/
)2/sin(
0 b
bb EERESince
Ro
E0為 phasor diagram中的弧長，其長度與 β無關。由此我們可寫
出顯示幕上光強度的分佈為
2
max
2
max
/sin
)/sinsin(
2/
)2/sin(
??
?
??
?=
??
?
??
?=
lqp
lqp
b
b
a
aI
II
3
於雙狹縫干涉時，我們將每一狹縫視為點光源。若我們將每一
狹縫當作一有限大小的開孔，則我們需要將繞射的結果一起考
慮，亦即其光強度的分佈為
2
2
max /sin
)/sinsin(sincos
??
?
??
??
?
??
?
?=
lqp
lqp
l
qp
a
adII
影像解析度 (Image Resolution)
Rayleigh’s criterion When the center maximum of an image falls
on the first minimum of the other image, the iamges are said to be
just resolved.
4
由繞射的結果我們知道第一個極小值發生於
aa
a lqlqp
l
qp ≈?=?=
minsin
sin
許多的光學系統為圓形的孔徑而非狹縫形式，因而考慮此幾何
上的修正時， Rayleighs’ criterion 可寫為
Dlq 22.1min = Where D is the diameter of aperture
光柵 (Grating)
光柵為光學上用來分析光譜常用的元件。光柵的原理基本上為
一多狹縫干涉，其建設性干涉發生在鄰近狹縫間 OPD為波長整
數倍時 lq md =sin
由於光柵狹縫密度甚高，例如一光柵為 5000條 /公分，其狹縫間
距離為 d=(1/5000)cm=2μm， 因而其極大值間的角度差頗大
例如 m=1發生於
o
mmd
16)2/55.0(sin
2/55.0/sin
1 ≈=?
==
?q
mmlq
其角度差值越大，譜線的解析
能力越強。
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光偏振 (Polarization)
偏振片（選擇性吸收）
反射偏振（選擇性反射）
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雙光性（選擇性折射）
散射（方向選擇性）
