12-4光栅衍射和偏振.ppt

§12-5 光的偏振 * * 12-4-6 平面衍射光栅 干涉加强(明纹) 干涉减弱(暗纹) 杨氏双缝干涉： 屏幕中央（k = 0）为中央明纹; 其中 k 称为条纹的级数 中央明纹两侧对称分布着明暗条纹； 各级明条纹强度相同； 明暗条纹等间距。 夫琅禾费单缝衍射方程： 是极小值，对应暗条纹的中心，I=0 是其它极大值，强度不为零，但比I0小的多。 K=0,是中央主极大值，对应中央明条纹，强度 中央为亮条纹，两侧对称分布着明暗相间的条纹！ 夫琅禾费单缝衍射 光栅：由大量等宽，等间距的平行狭缝所组成的光学元件。 ? O b P ? （由空间周期性的透明光屏） 狭缝宽度：b ；遮光部分宽度：b’ 缝的数目：N；光栅宽度：C=Nd 12-4-6 平面衍射光栅 ? O b P ? 一、实验现象： 1、衍射条纹主极大：强度很大的亮条纹； 衍射条纹次极大：强度不大的亮条纹； 衍射条纹极小值：强度为零的暗条纹。 2、主极大的位置与N无关，但它们的宽度随着N的增大而减 小，其强度正比于N2。 3、相邻主极大之间有N-1极小值（暗纹），有N-2个次极大。 4、主极大的强度受衍射条纹的调制。 二、衍射光栅的强度分布： 1、N束光干涉： 2、夫朗禾费单缝衍射： 干涉因子 衍射因子 光栅方程： 理论和实验证明：光栅的狭缝数越多，条纹越明亮；光栅常量越小，条纹间距越大，条纹越细。 三、衍射花样： 1、干涉： ? O b P ? （1）主极大明纹的 位置，强度： ，对应K=0,为零级主极大，又称中央明纹。 相邻主极大之间的间距： 第k 级主极大的强度： 光谱的级数： 假设某一光栅只有6条狭缝： （2） 当 P点光振动的合矢量为零 。（暗纹） （3） 当 P点光振动的合矢量为零 。（暗纹） （4） 当 P点光振动的合矢量为零 。（暗纹） （5） 当 主极大（明纹） 结论：两个主极大明纹之 间存在5条暗纹。 相邻两条暗纹之间是什么？ 次级明纹。(4条) （1） 当 中央明纹 相邻两束光在p点的振动位相差为： 相邻两主极大明纹之间是什么？ （2）极小值的位置： 由光强公式可推得： 结论： 光栅有N条狭缝 相邻两主极大明纹之间有N-1条暗纹。 相邻两主极大明纹之间有N-2条次级明纹 。 由于N非常大，次级明纹很弱， 实际上只能看到主极大明纹 2、衍射：各个缝的单缝衍射花样重合。 3、缺级：按多缝干涉应出现明纹处，由于衍射效应反成为暗纹的现象。 缺掉第 K 级主极大： 单缝： 双缝： 单缝衍射中央明纹宽度范围内的亮条纹的条数： 四、光栅的应用: 1、若已知衍射角?和 可计算波长?。 2、进行光谱分析。 例1. 波长为500nm和520nm的两种单色光同时垂直入射在光栅常数为0.002cm的光栅上，紧靠光栅后用焦距为2米的透镜把光线聚焦在屏幕上。求这两束光的第三级谱线之间的距离。 解： f x2 x1 例2 . 用波长为? = 600 nm的单色光垂直照射光栅，相邻两明纹分别出现在sin? = 0.20 和sin? = 0.30 处，第四级缺级。计算（1）光栅常数；（2）狭缝的最小宽度；（3）列出全部条纹的级数。 解： （1）光栅方程： 12-4-8 X 射线衍射 X 射线又称伦琴射线，是由德国物理学家伦琴于1895年发现的。 X 射线是由高速电子撞击物体时产生， 特点：穿透性特别强 经过普通光栅无衍射现象 劳厄的 X 射线衍射实验装置。 劳厄斑 1912年，德国物理学家劳厄（Max von Laue 1879 - 1960）进行了X射线的晶体衍射实验，看到了X射线的衍射图样。 从本质上它和可见光一样，是一种电磁波。它的波长约为： 0.1 nm左右； C A B d 布拉格方程： 晶体 可以测量x射线的波长；也可以用来测量晶面间距。 晶体中原子排列规则。 作业：12-22 12-5-1 自然光与偏振光 光是一种电磁波（横波）。电矢量 与磁矢量 相互垂直，它们分别又与电磁波的传播方向垂直。 光振动：电磁波的