大学物理光衍射2.pptVIP

* §1、衍射现象 §2、单缝夫琅禾费衍射 §3、光学仪器的分辨本领 §4、 衍射光栅 §5、 光栅光谱 §6、 伦琴射线的衍射 作者：张殿凤 §1、衍射现象 一、衍射现象： 夫琅禾费圆空衍射 二、惠更斯——菲涅耳原理 p r 波振面 振幅正比ds,反比于r,与 有关 时，振幅为零 振动的位相仅决定于r 三、菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射 夫琅禾费圆屏衍射 §2、单缝夫琅禾费衍射 一、实验装置 I 二、明暗条纹的条件 振幅矢量法 0 I a I a O点 A 暗纹 明纹 讨论 a一定： 一定： a a k=1,2,3, 三、菲涅耳波带法 暗 明 中央亮区 单缝衍射 a 精确计算给出明条纹 中心对应的衍射角满足： 小孔衍射 由里向外 假定 p b a 奇数个波带 偶数个波带 k很大 b很大 亮 暗 a不变,b变化; k 发生奇偶变化,p点亮暗变化 a很大，b小： 此时为几何光学 例: 已知、 求、透镜焦距 中央明纹宽度 解、 x D o p k=3 1、单缝向上平移,衍射条纹如何变化? 2、用波带分割法说明单缝衍射条纹两侧为什么强度下降? 3、杨氏双缝实验是否有单缝衍射现象? §3、光学仪器的分辨本领 d 人眼 最小分辨角 分辨角的倒数称系统的分辨率 d 合成光强谷、峰之比约为0.8 例：在通常的亮度下，人眼瞳孔直经为3毫米，问人眼的最小 分辨角是多大？如果沙窗上两根细丝之间的距离为2毫米， 人离开沙窗多远恰能分辨清楚？ 解、黄绿光 s L §4、 衍射光栅 一、光栅： 光栅常数 a为缝宽，b为缝间距 二、光栅衍射特点 衍射图样由各狭缝的衍射和诸狭缝 来的光之间相互干涉所决定。 光栅方程 决定明纹位置 I d 衍射光强 是单个狭缝在衍射图样中心处产生的光强 单缝衍射因数 缝间干涉因数 1、主极大 衍射光栅的明纹 设第一个因子不为零，考虑第二个因子 当 则 洛比达法则求其极限为N 主极大光强是单缝衍射光强的 倍 将 代入 主极大的位置由光栅方程给出 2、极小 衍射光栅的暗纹 所以两个主极大之间有N-1个极小， 暗纹，N-2个次极大。 N=7， 6个极小， 5个次极大 3、缺级 第一个因子为零，第二个因子不为零，亮纹消失。 整数 单缝衍射 双缝干涉 缺级 4、讨论 a b 一定： 光栅光谱 c 一定 一定 m值是有限的 光栅是研究原子结构，光谱分析不可缺少的工具。 一定： 三、光栅的制作： 夫琅禾费 1819 罗兰 1882 刻划光栅 每英寸43000条 例、波长为500nm和520nm的两种单色光同时入射在光栅常数 为0.002cm的绕射光栅上。紧靠光栅用焦距为2m的透镜 把光线会聚在屏幕上。 求、这两种单色光的第一级谱线和第三级谱线之间的距离。 解、 f 例、用每毫米有500条栅纹的绕射光栅观察钠光谱线 问：1、光线垂直入射； 2、光线以30度角入射时， 最多能看到第几级条纹？ 解：1、 最多条纹数由 决定 2、 f A B C 3、若在第3级谱线处恰能分辨出纳双线,光栅必须有多少 条缝(钠双线589.0nm和589.6nm组成) 解: 这个要求不高 f A B C A B C D §5、 光栅光谱 光栅方程 复色光入射,由于各成分色光的波长不同,除中央零级条纹外 各成分色光的其它同级明条纹将在不同的衍射角出现,同级 的不同艳色的明纹将按波长顺序排列成光栅光谱,既为光 栅的分光作用. 波长很接近的两条谱线是否一定能在光栅光谱中分辨出来?