《大学物理》PPT参考资料：物理补充学习资料（电光效应、斯特藩—玻耳兹曼定律、旋光现象、布洛赫定理、K空间）

五.斜入射的光栅方程、相控阵雷达 如图所示,斜入射时,相邻两缝的光束 在入射前已有光程差,衍射后又有光程差, 总光程差δ=DC-AB=l(sin-sini) 光栅 观察屏 斜入射的 d sin i P 光栅方程(明纹) d(sin-sini)=±k 入射角i和行射角0 的符号规定:均以 逆时针为正。 SIn

五.斜入射的光栅方程、相控阵雷达 如图所示，斜入射时，相邻两缝的光束 在入射前已有光程差，衍射后又有光程差， 总光程差  = D C − AB = d(sin − sini) 斜入射的 光栅方程(明纹) d(sin − sini) = k 入射角i和衍射角 的符号规定：均以 逆时针为正。 λ d sin 光栅 观察屏 L o P f  i d sin i

由斜入射的光栅方程知: k确定时,调节i,则θ相应改变。 例如,令k=0(零级),则l.sin=d.sini 相邻两束光入射前的相差为 d. sini △φ 2丌 SInl .△q 2n d 上式表明:改变Δφ即可改变入射角i, 此结论就是“相控阵雷达”扫描的基本原理

由斜入射的光栅方程知： k确定时，调节i，则 相应改变。 例如，令k=0(零级),则 d sin = d sini 相邻两束光入射前的相差为    2 sin    = d i     =  d i 2 sin 上式表明:改变 即可改变入射角i， 此结论就是“相控阵雷达”扫描的基本原理

维阵列的相控阵雷达 靶目标 移 ○“相}子 微波源 器 辐射单元

微波源 移 相 器 辐射单元 d  n  靶目标 一维阵列的相控阵雷达

用电子学方法周期性地连续改变相邻辐射 单元的相差,则0级主极大的衍射角,也 连续变化,从而实现扫描—相位控制扫描. (也可以固定入射角i,而连续改变λ来改变0 频(率)控(制)扫描) 靶目标反射的回波 也可通过同样的天线阵列接收: 改变Δφ就能接收来自不同方位的波束。 然后用计算机处理,提供靶目标的 多种信息大小,速度,方位

用电子学方法周期性地连续改变相邻辐射 单元的相差，则0级主极大的衍射角，也 连续变化，从而实现扫描——相位控制扫描. （也可以固定入射角i，而连续改变来改变 -----频（率）控（制）扫描）. 靶目标反射的回波 也可通过同样的天线阵列接收: 改变 就能接收来自不同方位的波束。 然后用计算机处理，提供靶目标的 多种信息——大小，速度，方位

实际的相控阵雷达是由多个辐射单元组成的 平面阵列,以扩展扫描范围和提高雷达束强度。 (补图) 相控阵雷达的优点: 1.无机械惯性,可高速扫描: 次全程扫描仅需几微秒 2.由计算机控制可形成多种波束, 同时搜索、跟踪多个目标 3.不转动、天线孔径可做得很大, 从而有效地提高辐射功率、作用距离、 分辨率(下节讲)

相控阵雷达的优点： 1. 无机械惯性，可高速扫描， 一次全程扫描仅需几微秒。 2. 由计算机控制可形成多种波束， 同时搜索、跟踪多个目标。 3. 不转动、天线孔径可做得很大， 从而有效地提高辐射功率、作用距离、 分辨率（下节讲）… 实际的相控阵雷达是由多个辐射单元组成的 平面阵列，以扩展扫描范围和提高雷达束强度。 (补图)

二、电光效应 电光效应也叫电致双折射效应 1.克尔效应( kerr effect) 将克尔盒取代晶片的位置加电场的方向 即光轴的方向 45 45 克尔盒

二、电光效应 电光效应也叫电致双折射效应。 1. 克尔效应（kerr effect) 将克尔盒取代晶片的位置,加电场的方向 即光轴的方向. l + - 45 P1 P2 45 克尔盒 d

克尔盒内充某种液体(如硝基苯), 加电场→液体各向异性(由于分子定向 排列的缘故,呈单轴晶体性质) 光轴∥E→P2通光; 不加电场→液体恢复各向同性 →P2不通光(∵P1⊥P2)。 有 n-n=kE E一电场强度,k一克尔常数 对硝基苯(CHNO2) k=144×1018m2/r

克尔盒内充某种液体(如硝基苯)， 加电场→液体各向异性（由于分子定向 排列的缘故，呈单轴晶体性质） 光轴∥ E → P2 通光；  不加电场→液体恢复各向同性 →P2不通光（ P1 ⊥P2 ）。 2 有 ne − no = kE E —电场强度，k —克尔常数 对硝基苯(C6H5NO2) 18 2 2 k 1.44 10 m /V − = 

经过克尔盒的两束光的位相差为 2丌 =lME2=当1U2 d 它正比于U2,因此也称为二次电光效应 应用:可作光开关(克尔盒的响应时间极短, 每秒能够动作109次)和光调制器。 用于高速摄影、光测距、激光通讯 克尔盒有很多缺点:硝基苯有毒,易爆炸, 需极高纯度和高电压,故现在很少用

经过克尔盒的两束光的位相差为 2 2 2 2 2 2 U d k l kE l n n l k e o        = =  = − 它正比于U2 , 因此也称为二次电光效应. 应用:可作光开关（克尔盒的响应时间极短， 每秒能够动作109次）和光调制器。 用于高速摄影、光测距、激光通讯 克尔盒有很多缺点：硝基苯有毒，易爆炸， 需极高纯度和高电压，故现在很少用

2.泡克尔斯效应( pockels effect) 用KDP晶体(磷酸二氢钾)取代克尔盒。 图示为纵向装置 K12 (光传播方向与 电场平行) 电光晶体 泡克尔斯盒 电极K,K透明。 P⊥P

2. 泡克尔斯效应(pockels effect) 图示为纵向装置 （光传播方向与 电场平行） P1 ⊥P2 用 KDP 晶体(磷酸二氢钾)取代克尔盒。 电极K，K’透明。 电光晶体 + 。。- P1 K K P2  泡克尔斯盒 · ·

原来该晶体是单轴晶体,使光轴沿光传播 方向,当然没有双折射现象,没有光透过P2 加电场→晶体变双轴晶体 →沿原来的光轴方向产生了 附加了双折射效应。有光透过P2 nn-n∝E 称为一次电光效应 泡克尔斯盒的响应时间也极短,一般小 于109秒,也用作光开关和光调制器, 近年来还用于数据处理,显示技术

原来该晶体是单轴晶体，使光轴沿光传播 方向，当然没有双折射现象，没有光透过P2; 加电场→晶体变双轴晶体 →沿原来的光轴方向产生了 附加了双折射效应。有光透过P2。 ne − no  E -----称为一次电光效应 泡克尔斯盒的响应时间也极短，一般小 于10-9秒，也用作光开关和光调制器， 近年来还用于数据处理，显示技术