大学物理-光栅衍射--课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一,.,单缝夫琅和费衍射,中央明纹中心,各级明纹中心,暗纹,注意：,明暗纹条件,上讲内容,1,ppt课件,一.单缝夫琅和费衍射中央明纹中心各级明纹中心暗纹注意：明,单缝衍射光强分布,衍射条纹角宽度,中央明纹,其余明纹,I,屏幕,中央明纹集中大部分能量，明条纹级次越高亮度越弱。,式中：,，,2,ppt课件,单缝衍射光强分布 衍射条纹角宽度中央明纹其余明纹I屏幕中央,光栅衍射,衍射条纹：亮度高+间距大,？,3,ppt课件,光栅衍射衍射条纹：亮度高+间距大？3ppt课件,1、单缝衍射的矛盾：,a,不易,分辨,单缝衍射不能进行精确测量,2、单缝衍射的一个重要特点：,O,a,O,a,单缝的夫琅和费衍射图样，不随缝的上下移动而变化,引 言,4,ppt课件,1、单缝衍射的矛盾：a不易单缝衍射不能进行精确测量2、单缝衍,N,l,a,b,a+b,光栅常数,d：,a,透光部分；,b,不透光部分,光栅的构成,5,ppt课件,Nla b a+b光栅常数d：a透光部分；b不透光部分,透射光栅,反射光栅,光栅的分类,6,ppt课件,透射光栅反射光栅光栅的分类6ppt课件,光栅,幕,光源,光栅衍射的实验装置,7,ppt课件,光栅幕光源光栅衍射的实验装置7ppt课件,光栅衍射的图样,=单缝衍射+多缝干涉,1、某条单缝的衍射光在 点处的合振动,光栅衍射的图样,8,ppt课件,光栅衍射的图样=单缝衍射+多缝干涉1、某条单缝的衍射光,2、不计缝宽，,N,束光的干涉,F,f,d,L,2,点处的合振动为,N,个振幅相同,、,频率相同、相差依次为 的振动的合成。,9,ppt课件,2、不计缝宽，N 束光的干涉FfdL2 点,多缝干涉因子,单缝衍射因子,利用多边形法则，得 点的合振幅：,点的光强为：,10,ppt课件,多缝干涉因子单缝衍射因子利用多边形法则，得 点的合振幅：,多缝干涉光强分布受单缝衍射光强分布调制的结果,光栅衍射的光强分布曲线,11,ppt课件,多缝干涉光强分布受单缝衍射光强分布调制的结果光栅衍射的光强,光栅衍射的实验结果,12,ppt课件,光栅衍射的实验结果12ppt课件,考虑缝宽后会带来什么影响？,讨论,分为偶数个半波带：,缝内光线自身干涉相消,即使缝间干涉相长,该主明纹不出现,缺级,缝宽：,分为奇数个半波带：,缝内光线部分干涉相消，条纹级次越高，光强越弱；,N,缝叠加后，光栅主明纹光强非均匀分布,亮度调制,13,ppt课件,考虑缝宽后会带来什么影响？讨论分为偶数个半波带：缝内光线自身,光栅方程（光栅公式）,亮度高,1、主极大条件,光栅衍射图样的特点,14,ppt课件,光栅方程（光栅公式）亮度高1、主极大条件光栅衍射图样的特点1,主极大位置：,主极大最高级次：,k,:-2 -1 0 1 2,sin,0,15,ppt课件,主极大位置：主极大最高级次：k:-2 -1,2、暗纹条件,位置：,16,ppt课件,2、暗纹条件位置：16ppt课件,主极大位置：,暗纹位置：,k:,0,1,2,相邻两条主明纹间有,N,-1,条暗纹,相邻两条主明纹间有,N-2,个次极大,相邻两条主明纹间为一片暗区（暗纹和次极大）,间距大,0,1,2,N-1,N,N+1,N+2,2N-1,2,N,2N+1,17,ppt课件,主极大位置：暗纹位置：k:012 相邻两条主明纹间有N,由暗纹条件,3,、,主明纹角宽度,=,kN,-1,和,kN,+1,两条暗纹之间角宽度，对应,：,主明纹细窄,18,ppt课件,由暗纹条件3、主明纹角宽度=kN-1和kN+1两条暗纹之,光栅分辨本领,分辨本领：,sin,19,ppt课件,光栅分辨本领分辨本领：sin19ppt课件,4,、缺级,20,ppt课件,4、缺级20ppt课件,单缝衍射中央明纹区主极大条数,进整,进整,21,ppt课件,单缝衍射中央明纹区主极大条数进整进整21ppt课件,总结：,光栅衍射是,N,缝干涉和,N,个单缝衍射的总效果,光强分布,式中：,（,1,）细窄明亮的主明纹,位置：,光栅公式,缺级：,22,ppt课件,总结：光栅衍射是N缝干涉和N个单缝衍射的总效果光强分布式中：,角宽度：,最高级次：,单缝中央明纹区主明纹条数：,进整,（,2,）相邻主明纹间较宽暗区,（,N,-1,条暗纹，,N,-2,条次极大）,（,3,）白光入射中央零级主明纹为白色，其余各级为彩色光谱，高级次重叠,分辨本领：,23,ppt课件,角宽度：最高级次：单缝中央明纹区主明纹条数：进整（2）相邻,2、光栅衍射条纹的主要特点：,1、光栅衍射的实质：,多束衍射光之间的干涉,明纹细而明亮,明纹间暗区较宽,有缺级现象,3、光栅方程、缺级条件,小 结,24,ppt课件,2、光栅衍射条纹的主要特点：1、光栅衍射的实质：多束衍射光之,多光束干涉、单缝衍射、光栅衍射对比,相邻光束相位差,基本思想,振幅矢量合成,多光束干涉,单缝衍射,光栅衍射,比较,sin,sin,光强分布曲线,sin,25,ppt课件,多光束干涉、单缝衍射、光栅衍射对比相邻光束相位差基本思想振,例：,一平行衍射光栅，每厘米刻,1000,条，用可见光垂直入射，缝后透镜焦距,f,=100cm,1,、光栅衍射第一级完整可见光谱所占宽度,2,、证明第二、三级光谱重叠,3,、,解：,1.,26,ppt课件,例：一平行衍射光栅，每厘米刻1000条，用可见光垂直入射，缝,2,.,红光,紫光,二、三级红光重迭,3.,缺级,最多可见主明纹,第,12,、,8,、,4,、,-4,、,-8,、,-12,级主明纹缺级,27,ppt课件,2.红光紫光二、三级红光重迭3.缺级最多可见主明纹第 1,解,：,0.25,0,或由缺级,例,：,入射光,=500nm,由图中衍射光强分布确定,缝数,N,=,?,缝宽,a,=,?,光栅常数,d,=,a,+,b,=?,28,ppt课件,解：0.250或由缺级例：入射光=500n,练习：,图示所示为多缝衍射的光强分布曲线，入射光波长相同，请问：,(,1,),哪条曲线对应的缝宽,a,最大？,(,2,),各图对应的,d,/,a,=?,有无缺级？,(,3,),各图分别是几缝衍射，为什么？,解：,(,1,),单缝衍射暗纹公式,:,(c),中缝宽,a,最大,观察图中一级暗纹,位置,29,ppt课件,练习：图示所示为多缝衍射的光强分布曲线，入射光波长相同，请问,(2),中央明纹区域内主极大的条数,进整,缺级条件,(3),相邻两条主明纹间有,N,-1,条暗纹，,N,-2,条次级大。,30,ppt课件,(2)中央明纹区域内主极大的条数进整缺级条件(3)相邻两,铅板,单晶片,照像底片,单晶片的衍射,1912,年劳厄实验,1895,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。,X,射线,冷却水,四,.,X,射线在,晶体上的衍射,劳 厄 斑 点,31,ppt课件,铅板单晶片 照像底片 单晶片的衍射 1895年伦琴发现,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,d,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,32,ppt课件,布 拉 格 反 射入射波散射波 1913年英国,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,33,ppt课件,布拉格公式用途 测量射线的波长研究X射线谱，进而,