14-8 衍射光栅 (2)电子课件.pptVIP

第十四章 波动光学 14 – 8 衍射光栅 物理学教程 （第三版） 一 光栅 许多等宽度、等距离的狭缝（或放射面）排列起来形成的光学元件. 类型：透射光栅，反射光栅. 反射光栅 透射光栅 透光缝宽度 b 遮光部分宽度 b’ 光栅常数 大小 衍射角 光栅常数 光栅衍射实验装置 光栅常数： 衍射角 干涉主极大（明纹中心） 相邻两缝间的光程差： 二 光栅衍射条纹的形成 光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的总效果. 光栅中狭缝条数越多，明纹越亮. 1条缝 2条缝 3条缝 5条缝 6条缝 20条缝 亮纹的光强 ：单缝光强） （　：狭缝数， 讨 论 光强分布 中央明纹 第一级明纹 第二级明纹 理论计算表明，在两相邻明纹间有 N - 1 条暗纹和 N - 2 条次明纹 ，因为次明纹的光强远小于明纹，所以暗纹和次明纹连成一片形成暗区. 一定， 　　减少， 　增大． 一定， 　　增大， 　　增大． 　光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远 　入射光波长越大，明纹间相隔越远 条纹最高级数 讨 论 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹） 单缝衍射 单缝衍射对光栅衍射的影响（缺级现象） 多缝干涉极大 单缝衍射 多缝干涉 光栅衍射 （缺级） 0 出现缺级 例：假如 同时满足 单缝衍射对光强的调制 缺 缺 缺 缺 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 解（1） （2） 条 例1 用氦氖激光器发出的 的红光，垂直入射到一平面透射光栅上，测得第一级明纹出现在 的方向上，试求（1）这一平面透射光栅的光栅常数d , 这意味着该光栅在 1cm 内有多少条狭缝？（2）最多能看到第几级衍射明纹？ 只能看到第一级衍射明纹 入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成光谱. 一级光谱 二级光谱 三级光谱 三 衍射光谱 例如　二级光谱重叠部分光谱范围 二级光谱重叠部分: 一级光谱 二级光谱 三级光谱 连续光谱：炽热物体光谱 线状光谱：钠盐、分立明线 带状光谱：分子光谱 　衍射光谱分类 　光谱分析 　　由于不同元素（ 或化合物 ） 各有自己特定的光谱，所以由谱线的成份，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量． 例2 用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角. 解 第三级光谱的张角 第三级光谱所能出现的最大波长 绿光 紫光 红光 不可见 cm 劳 厄 斑 点 铅板 单晶片 单晶片的衍射 1912年劳厄实验 照像底片 X 射线 冷却水 * 四 X 射线衍射简介 1885年伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称Ｘ射线． 布 拉 格 反 射 入射波 散射波 1913年英国布拉格父子提出了一种解释Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖． 掠射角 晶格常数 相邻两个晶面反射的两X射线干涉加强的条件 布拉格公式 用途 测量射线的波长研究X射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能.例如对大分子 DNA 晶体的成千张的X射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的双螺旋结构. DNA 晶体的X衍射照片 DNA 分子的双螺旋结构 布拉格公式 例3 以铜作为阳极靶材料的X射线管发出的X射线 主要是波长 的特征谱线. 当它以掠射角 照射某一组晶面时，在反射方向上测得一 级衍射极大，求该组晶面的间距. 又若用以钨为阳极 靶材料做成的 X射线管所发出的波长连续的 X射线照 射该组晶面，在 的方向上可测得什么波长的 X射线的一级衍射极大值？ 解 k = 1 第十四章 波动光学 14 – 8 衍射光栅 物理学教程 （第三版）