大学物理（张洁）6 第19章 光的衍射.pptVIP

* ▲光栅衍射 O d P ? 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 1，光栅光强 光栅衍射是单缝衍射和多缝干涉的结合。单缝发的光在P 点振动振幅 相邻两缝向P 点发出的衍射线光程差一样， o P ? P点的合成光振动的振幅处是N个同方向、同频率、同振幅、位相差依次差一个恒量Df 的简谐振动的合成。 在复平面内，N个振动的叠加， O P dsin? 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 1，光栅光强 在复平面内，N个振动的叠加 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 1，光栅光强 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 1，光栅光强 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 1，光栅光强 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 1，光栅光强 于是 而单缝衍射的效应结果为 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 1，光栅光强 P点的光强为 缝间干涉因子 单缝衍射因子 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 P点的光强为 光栅衍射 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 P点的光强为 多光束干涉光强曲线 4 -8 -4 8 0 单缝衍射 sinq 光栅衍射 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 P点的光强为 多光束干涉光强曲线 4 -8 -4 8 0 此时干涉取极大值。 主极大的光强为 这样 1)明纹(主极大)条件 时， 当 光栅衍射 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 P点光强 此时干涉取极大值。 主极大的光强为 这样 1)明纹(主极大)条件 光栅最重要作用之一： 提高单位面积上光的强度。 光栅衍射 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 时， 当 P点光强 此时干涉取极大值。 主极大的光强为 这样 1)明纹(主极大)条件 这就是光栅方程。 光栅衍射 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 时， 当 P点光强 2)暗纹条件 所以，相邻主极大间有N－1个暗纹。 显然 当 时， 即出现极小，或者说出现暗纹。 时 即 光栅衍射 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 P点光强 3)次明纹(次极大)条件 而且相邻主极大间有N－2个次级明纹。 当 时 显然 即出现次极大，或者说出现次明纹。 即 光栅衍射 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 P点光强 4)缺级 即 时， 取极小值， 极大， 本来当 时， 但是若与此同时 主极大被抹平， k?成为了极小。这样的k?级是缺级。 光栅衍射 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 P点光强 光栅衍射 5)主极大的半角宽 为 k 级主极大的半角宽度。 d一定时缝数越多条纹越尖细越亮。 邻近极小位置为 两式相减得 中央主极大为 k级极大位置为 ? 主极大的中心到邻近极小的角距离 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 2，光栅衍射特点 P点光强 光栅衍射 1)明纹 2)暗纹 3)次明纹 纹的位置都与l 有关，即存在色散。 角色散 o P d ? f x 线色散 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 3，光栅色散 【例】波长为 ?=590nm的平行光正入射到每毫米500条刻痕的光栅上时，屏幕上最多可以看到多少条明纹？ 【解】 最多可以看到2×3＋1＝7条明纹。 光栅常数 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 【解】光栅方程为 总共见到7条，上方5条，下方1条。 【例】在上题条件下，平行光斜入射 i =300时，屏幕上最多可以看到哪些条明纹？ 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 最强的位置为衍射中央明纹处，即 “中央明纹”在 q = ?30o 的方向。 【解】 【例】天线列阵由一沿水平直线等距排列的N 个天线组成，每个天线均发射波长为l 的球面电磁波，但从第一个天线到第N 个天线,位相依次落后p/2, 若相邻天线中心间的距离d=l/2，问：离天线很远处什么方向上，(与天线列阵的法线夹角)天线列阵发射的电磁波最强? P 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 【例】天线列阵由一沿水平直线等距排列的N 个天线组成，每个天线均发射波长为l 的球面电磁波，但从第一个天线到第N 个天线,位相依次落后p/2, 若相邻天线中心间的距离d=l/2，问：离天线很远处什么方向上，(与天线列阵的法线夹角)天线列阵发射的电磁波最强? 四,多缝——光栅衍射 第5节 光的衍射 X射线的特点： ▲穿透力强 ▲波长较短：0.001 nm～1nm，与原子尺寸一个量级。 1895年德国的伦琴发现 X射线，X射线也是电磁波， 是原子内层电子跃迁产生的一种辐射。 - K A X 射线 X 射线管 + 钨丝