大学物理第14讲课.pptVIP

三、计算题 1. § 14.3 光的夫琅和费衍射（续） 三. 单缝夫琅和费衍射 四. 圆孔夫琅和费衍射 五. 光栅夫琅和费衍射 六. 晶体衍射（X光衍射） 1895年11月8日德国物理学家伦琴在阴极射线实验中，偶然发现附近桌上的荧光屏上发出了光，伦琴用一张黑纸挡住管子，荧光仍存在，而用一片金属板就挡住了，他称这种射线为 X 射线。 伦琴（1845——1923） 1895年12月28日： 发表《关于一种新射线》，引起轰动，影响深远。 1895年12月22日：伦琴拍摄历史上第一张X射线照片----他夫人手的照片（现在保存在慕尼黑德国国家博物馆）。 X射线特点：不带电，穿透本领强。 许多科学家（史密斯、克鲁克斯、汤姆孙……）都遇到过类似情况，但放过机遇。 在医学、工业技术中广泛应用。 (在消息传到美国的第四天，就成功用于为伤员取出腿里的子弹) 导致放射性发现（为探寻X射线的产生，贝克勒尔发现放射性并荣获1903年诺贝尔物理奖）。 打开晶体结构研究的大门。 …… 由于X射线的发现具有重大的理论意义和实用价值，伦琴于1901年获得首届诺贝尔物理学奖。 X 射线的本质是什么？－－科学史上的一场激烈争论。 1912年，德国慕尼黑大学物理学讲师劳厄（1879-1960）完成判决性实验：用晶体作天然光栅进行X射线衍射实验。 X射线管 铅板 闪锌矿晶体 底片 劳厄斑 晶体： 三维结构 空间立体光栅 曝光数小时 一箭双雕：既证明了X射线的波动性，又肯定了晶体空间点阵理论，荣获1914年诺贝尔物理学奖。 X 射线本质：原子内层电子跃迁或加速器中电子运动产生的电磁波。（10-3~1nm） 晶体点阵 其尺度可与X射线波长相比拟 寻求劳厄实验的理论解释： 英国物理学家亨利.布拉格（1862－1942），劳伦斯.布拉格（1890－1971 ）父子获1915年诺贝尔物理奖。 布拉格父子(W.H.Bragg, W.L.Bragg)对伦琴射线衍射的研究： d 晶格常数 (晶面间距) θ 掠射角 光程差 : 干涉加强条件（布拉格公式）： A θ θ O . . . C . B d θ 符合上述条件时，各层晶面的反射线干涉后将相互加强。 X射线衍射应用： 1. 如果晶格常数已知，可以用来测定X射线的波长，进行伦琴射线的光谱分析。 2. 如果X 射线的波长已知，可以用来测定晶体的晶格常数，进行晶体的结构分析。 3. DNA双螺旋结构的发现—分子生物学诞生。 克里克，沃森：1953年发现ＤＮＡ双螺旋结构，获1962年诺贝尔生理学、医学奖 第四篇 振动与波动小结 一、复习要点： 第12章：简谐振动特征量 , 运动方程, 能量, 同一直线上、同频率简谐振动的合成， 第13章：平面简谐行波, 特征量 波函数， 能流密度, 多普勒效应 波的干涉，驻波 第14章： 光程，光的干涉（杨氏双缝，薄膜等厚干涉） 光的衍射（单缝、光栅夫琅和费衍射） 光的偏振（起偏、检偏、马吕斯定律、布儒斯特定律） 1.简谐振动初相位的求解（解析法、旋转矢量法） 二、重难点说明 解析法： 旋转矢量法： A x P t0 ? u o A t P t0 T o 振动曲线和波形曲线 空间、时间上的周期性 沿波传播方向的滞后效应 注意 参考点振动方程 波动方程（以原点为参考点） 2.平面简谐行波的理解及波函数的求解 (1) x: 离参考点的距离 比参考点相位滞后“-” 比参考点相位超前“+” (2) 注意： 3.波的干涉与驻波 波的相干条件，干涉相长与相消位置的计算； 驻波的形成条件，驻波特点：特别是相位分布； 与驻波相关的计算： 常见的情况为已知入射波方程，求反射波方程，及两波叠加形成驻波后的波节或波腹位置。 注意半波损失 4.能量问题 孤立系统，机械能守恒 非孤立系统，dE不守恒 质点谐振动能量 介质元波动能量 孤立谐振系统（以平衡位置为坐标原点和势能零点） 波的强度—能流密度 驻波的能量特征：不向前传播能量， 在波腹、波节附近周期性转移。 5.光的干涉和衍射 干涉：有限个分立的相干波的叠加 核心问题：光程差（相位差）的计算 用于具体问题得出不同计算式，弄清道理、掌握特点 典型装置：杨氏双缝、劈尖、牛顿环 衍射：无限个连续子波相干叠加 重点掌握：单缝衍射（半波带法、振幅矢量叠加法）； 光栅衍射（光栅公式、缺极、复合光入射） 装置 屏 单缝 双缝 d 光程差 明暗纹条件 明 暗 条纹特征 平行于缝的等亮度、等间距、明暗相间条纹 条纹变化 平行于棱边，明暗相间条纹，棱边为暗纹 以接触点为中心的明暗相间的同心圆环，条纹内疏外密 干涉装置： 明 暗 迈克