大学物理159

,第十四章 波动光学,物理学教程,（第二版）,14,8 衍射光栅,衍射角,光栅常数,光栅衍射实验装置,光栅常数,：,衍射角,干涉主极大（明纹中心）,相邻两缝间的光程差：,二 光栅衍射条纹的形成,光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的总效果,.,光栅中狭缝条数越多，明纹越亮.,1,条缝,2,条缝,3,条缝,5,条缝,6,条缝,20,条缝,亮纹的光强,：单缝光强）,（：狭缝数，,讨 论,光强分布,中央明纹,第一级主明纹,第二级主明纹,理论计算表明，在两相邻,主,明纹间有,N-,1,条,暗,纹和,N,-2,条,次,明纹，因为次明纹的光强远小于主明纹，所以暗纹和次明纹连成一片形成暗区.,一定，减少，增大,一定，,增大，,增大,光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远,入射光波长越大，明纹间相隔越远,条纹,最高,级数,讨 论,干涉相消（,暗纹,）,干涉加强（,明纹,）,单缝衍射,单缝衍射对光栅衍射的影响,（,缺级现象）,多缝干涉极大,单,缝衍射,多,缝干涉,光,栅,衍射,（,缺级,）,0,出现缺级,例：,假如,同时满足,单缝衍射对光强的调制,缺,缺,缺,缺,7,6,5 4,3,2 1 0 1 2,3,4 5,6,7,0,解,（,1,）,（,2,）,条,例,1,用氦氖激光器发出的 的红光，垂直入射到一平面透射光栅上，测得第一级明纹出现在 的方向上，试求（,1,）这一平面透射光栅的光栅常数,d,这意味着该光栅在 1,cm,内有多少条狭缝？（,2,）最多能看到第几级衍射明纹？,只能看到,第一级,衍射明纹,入射光为,白光,时，不同，不同，按波长分开形成,光谱,.,一级光谱,二级光谱,三级光谱,三 衍射光谱,例如,二级光谱重叠部分光谱范围,二级光谱重叠部分:,一,级光谱,二,级光谱,三,级光谱,连续光谱：炽热物体光谱,线状光谱：钠盐、分立明线,带状光谱：分子光谱,衍射光谱分类,光谱分析,由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成份,，,可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量,例2,用白光垂直照射在每厘米有,6500,条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角.,解,第,三,级光谱的,张角,第三级光谱所能出现的最大波长,绿光,紫光,红光,不可见,cm,劳 厄 斑 点,铅板,单晶片,单晶片的衍射,1912年劳厄实验,照像底片,X,射线,冷却水,*,四,X,射线衍射简介,1885,年,伦琴,发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强,的射线称,射线,布 拉 格 反 射,入射波,散射波,1913,年英国,布拉格父子,提出了一种解释射线衍射的方法，给出了定量结果，并于,1915,年荣获物理学诺贝尔奖,掠射角,晶格常数,相邻两个晶面反射的两,X,射线干涉,加强的条件,布拉格公式,用途,测量射线的波长研究,X,射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能.例如对大分子,DNA,晶体的成千张的,X,射线衍射照片的分析，显示出,DNA,分子的,双螺旋,结构.,DNA,晶体的,X,衍射照片,DNA,分子的双螺旋结构,布拉格公式,例,3,以铜作为阳极靶材料的,X,射线管发出的,X,射线,主要是波长 的特征谱线.当它以掠射角,照射某一组晶面时，在反射方向上测得一,级衍射极大，求该组晶面的间距.又若用以钨为阳极,靶材料做成的,X,射线管所发出的波长连续的,X,射线照,射该组晶面，在 的方向上可测得什么波长的,X,射线的一级衍射极大值？,解,k,=1,