第6章-光的衍射.pptVIP

(32) k=0 k=1 k=2 k=3 k=1 ? = 0 ?/4 2?/4 3?/4 ? ?? = 0 ?/2 ? 3?/2 2? a b c d e 主极大 次极大 用振幅矢量法分析主极大和极小: 4.缺级(missing order): 5条缝的光栅衍射(N=5,d=3a) (33) 0 I -2 -1 1 2 单缝衍射光强分布 I 5条光束干涉光强分布 1 2 4 5 -1 -2 -4 -5 0 光栅衍射光强分布 I 缺 级 缺 级 缺级的定量计算: 当 m 为整数时会出现缺级。 k=0,1,2,.…主极大 (1) k =1,2,......暗 (2) 由(2)得: 代入(1)得: (34) 讨论: (35) 1) d 对条纹影响 2) a 对条纹影响 设d不变, a变 单缝的中央明纹宽度范围内,包含的主极大数目变。 1 2 4 5 -1 -2 -4 -5 0 光栅衍射光强分布 I d大, ?小, 条纹密, 衍射不显著 d小, ?大, 条纹疏, 衍射显著 3) N 对条纹的影响 N=10 N=5 N=3 N=2 N=1 d=3a d=3a d=3a d=3a 单缝衍射中央明纹 区域内的干涉条纹 (36) 衍射条纹随N的增多而变得细锐; 相邻主极大之间有(N-1)条暗纹,有(N-2)个次极大。 N = 5 N = 10 N = 50 例15: 激光器发出红光: ?=6328? 垂直照射在光栅上, 第一级明纹在38o 方向上,求:1) d ? 2)第三级的第1 条缝与第7条缝的光程差? 3)某单色光垂直照射此 光栅,第一级明纹在27o 方向上, 此光波长为多少? 解:1) 2)第三级相邻两缝之间衍射光的光程差为3? 则第1条缝与第7条缝的光程差为(7-1)3?=101248[?] 3) (37) d·sin?=k? d·sin38o=6328 [?] =10278 [?] ?=10278?sin27o=4666[?] 6.7.3 光栅光谱(grating spectrum)(又叫衍射光谱) ? 光栅光谱仪 光源垂直入射 望远镜 入射光为复色光(或白光) 第一级光谱 中央明纹 第一级光谱 第二级光谱 第二级光谱 第三级光谱 第三级光谱 紫 紫 红 红 白色 高级次光谱会出现重叠 光栅 (38) (39) 光栅出现不重叠光谱的条件: sin?k红＜ sin?k+1紫 光栅出现完整光谱的条件: d·sin90o = k?红 光栅出现最高级次光谱的条件: d·sin90o = kmax?紫 第一级光谱 中央明纹 第一级光谱 第二级光谱 第二级光谱 第三级光谱 第三级光谱 紫 紫 红 红 白色 例16: 波长为 l1 = 5000?和l2= 5200? 的两种单色光 垂直照射光栅,光栅常数为0.002cm, f = 2 m, 屏在透镜焦平面上。求(1)两光第三级谱线的距离;(2)若用波长为4000??7000? 的光照射,第几级谱线将出现重叠; (3)能出现几级完整光谱？ 解: (1) (40) * 光的衍射(绕射) (Diffraction of Light) 光在传播过程中能绕过障碍物边缘,偏离直线传播的现象称为衍射。 6.4 光的衍射 ( diffraction of light ) 6.4.1 光的衍射现象 (2) f ? 单狭缝 透镜 P 观察屏 o f ? 圆孔 透镜 P 观察屏 o * s 观察屏 o 小圆孔 小圆板 观察屏 o 6.4.2惠更斯-菲涅耳原理(Huygens-Fresnel principle) 1.惠更斯原理 · t t + ?t 球面波 u?t 2.菲涅耳假说 (3) t+?t 时刻波面 u?t 波传播方向 平面波 · · t 时刻波面 2)引入倾斜因子K(?),在???/2 时, K(?)=0 子波dS在P点的光振动: · · P dE(P) Q dS S(波