第十四章 波动光学衍射.ppt

三角形孔夫琅禾费衍射图像;§14-14 晶体对X-射线的衍射;教学基本要求;一. 光的衍射现象; 各种衍射现象;实验中观察到的直边衍射; 菲涅耳衍射; 夫琅禾费衍射; 惠更斯提出：介质中波传播到的各点都可以看成产生新子波的波源——可定性解释衍射现象;干涉现象与衍射现象的异同; 根据惠更斯原理，波阵面S 上面积元 dS 在 P点引起的振动可写为;一. 单缝衍射装置及衍射图样;相位相同的 AB 面上各点发出的子波射线经透镜后会聚到O 点相位仍相同;缝光源的单缝衍射及光强分布;二. 菲涅耳半波带法分析单缝衍射条纹分布规律;A; 若n为偶数，各波带发出的光在P点成对相互干涉抵消，P点出现暗纹。; 屏上光强最大（明纹中心）的方向由下式决定;三. 单缝衍射的条纹分布;中央明纹宽度大约是其它明纹宽度的两倍。; 若对应某个衍射角，AB面不能分成整数个半波带，屏上对应点介于最明与最暗之间;例题14-4 单缝衍射实验中，透镜焦距为0.5m，入射光波长为500nm，缝宽0.1mm 。求：( 1 )中央明条纹的宽度， ( 2 )第一级明纹的宽度。;l0 = 2 f sin ?1=;（2）第一级明条纹的宽度l 等于第一级暗纹和第二级暗纹之间的距离：;四. 单缝衍射图样上光强分布公式;u; 减小缝宽，条纹间隔增宽，但明纹亮度显著减小，条纹不清晰很难精确测定条纹宽度。;一. 衍射光栅; 衍射光栅由许多平行、等宽、等距的细缝组成。可采用在玻璃上刻划平行等距刻痕的方式构成。; 光栅上每一狭缝产生衍射，各缝的衍射光彼此间又要发生干涉，从而产生光栅衍射条纹。;光栅上通光缝数取不同数量时，衍射图样不同; 两相邻缝对应点发出的沿? 角方向的平行光经透镜后会聚于一点，光程差为; 在光栅方程中，对应k=0 的明纹称为中央明纹，其他明纹的级次分别为 ，各级明纹对称地分布在中央明纹的两侧，中央明纹光强最强;1. 光栅衍射光强分布（N=4, d=b+b’=4b）;2. 缺级现象;如 b+b’=2b，由缺级条件;若 b+b’=3b ，由缺级条件;3. 斜入射时的光栅方程;白光入射时，不同波长的光除中央明纹互相重合（形成白光）外，其它同级条纹不重合，波长较短的靠近中央条纹，波长较长的则远离中央??纹，形成光栅衍射光谱。; 例题14-5 白光的波长范围400~760nm，正入射光栅。光栅常量2.4×10-4cm，透镜焦距0.25m。问波长为400nm的紫光的第三级谱线和波长为760nm的红光的第二级谱线分别距离屏中心P0点多远？;解 设波长λ1=400nm的紫光的第三级谱线V3和波长λ2=760nm的红光的第二级谱线R2的衍射角分别为φ13、 φ22，与中心P0的距离分别为x13、 x22，由光栅方程得：;x13 x22表示紫光的第三级谱线V3比红光的第二级谱线R2靠近中央明纹，可见第二、第三级光谱发生了重叠。;例题 14-6 平行光斜入射到光栅，光源的波长为λ=643.8nm，入射角θ=30°，光栅每1cm内有5000条刻痕。（1）试求对应k=0，k=+1，k=-1的明条纹的衍射角；（2）求可以观察到的明条纹的最高级次，并与正入射的情况相比较。;解 （1）相邻二狭缝光线的光程差为 ;衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时， φ角为正，反之φ角为负。;（2）k的最大值kmax对应于sinφ=1，;一. 圆孔的夫琅禾费衍射; 艾里斑所对应的角半径 ?1 满足;由于衍射，物点通过光学系统后，像点不再是一个几何点，而是有一定大小的艾里斑。;物点形成的艾里斑中心，若刚好落在另一物点的衍射第一级暗环上，则这两个物点恰能被仪器分辨。;I;X-射线管 通过用高速电子碰???金属产生X-射线; 劳厄实验不仅证实X-射线有波动性，同时反映晶体中原子是按一定规律排列的。;反射加强的条件;第三部分 光的偏振