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第一节 惠更斯－菲涅耳原理 单缝夫琅和费衍射 单 缝 “哈勃”望远镜 “哈勃”望远镜长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元，于1990年4月25日由美国航天飞机送上高590公里的太空轨道。 “哈勃”望远镜拍的照片 目前世界最大的射电望远镜是美国制造的阿雷西博望远镜，它直径300米。 “人类渴望弄清楚宇宙结构是如何形成和演化至今的，只有大射电望远镜才能帮助人类实现这一梦想。1997年7月，中国团队提出要独立建造一面世界最大单口径球面望远镜，即射电望远镜的初步设想。”国家射电望远镜项目首席科学家南仁东在介绍FAST的建设经过时说。他期待，这台望远镜将为中国深空探测计划提供一个高灵敏度、高分辨率的地面跟踪与遥控设备。通过对不同宇宙距离中性氢的观测来研究宇宙的起源及其演化。期望发现奇异星、大量的新脉冲星甚至中子星－黑洞双星系统。同时作为国际射电网的最大口径单元参加国际联测，进入遥远星系核心的未知领域。 X射线衍射 2.在显微镜的应用上，我们减小波长，用电子显微镜（λ=0.1nm）要比普通光学显微镜（λ=400 ∽760nm）的分辨本领大数千倍。 3.在天文观察上，采用直径很大的透镜（λ无法改变），就是为了提高望远镜的分辨本领。（可做到D=5~6m）. “哈勃”望远镜是有史以来最大最精确的天文望远镜，它上面的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片，其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上，其观测能力等于从华盛顿看到悉尼的一只荧火虫。 但由于一 系列原因， “哈勃”所使用的高精密仪器需要出动航天飞机和宇航员进行更换。而且目前“哈勃”望远镜所使用的三个陀螺仪中已有一个出现了故障。 而我国制造的这台FAST射电望远镜，其直径将达到500米，超出阿雷西博近一倍，其观测分辨率也将是史无前例的，必将给中国空间观测带来质的提高。FAST选择在贵州省的喀斯特地形的一个山谷。 前不久，国家天文台对外公布了正在全力推进的七大天文科学工程，500米口径球面射电望远镜榜上有名。专家认为，这项建造中国“天眼” 的工程，标志着中国科学家将把探索宇宙奥妙的触觉延伸到更为遥远的外太空空间。  国家天文台毫米波和亚毫米波实验室主任、首席科学家史生才研究员介绍， “十一五”国家大科学工程总共投资60亿元，总共涉及9类12个项目。而FAST大型望远镜初步预算6.72亿元，占了几乎整个大科学工程项目总投资的1/10。 k = 缺级： 3,6,9,... 单缝衍射 第一级极 小值位置 光栅衍射 第三级极 大值位置 缺级 ( ) a b + k a n = = 3 1 若： 缺 级 k=1 k=2 k=0 k=4 k=5 k=-1 k=-2 k=-4 k=-5 k=3 k=-3 k=6 k=-6 多光束干涉、单缝衍射、光栅衍射对比 相邻光束相位差? 基本思想 振幅矢量合成 多光束干涉 单缝衍射 光栅衍射 比较 sin? sin? 光强分布曲线 sin? 四、光栅光谱 x f o 屏 复色光 j 光栅光谱 ※ 对同级明纹，波长较长的光波衍射角较大。 ※ 白光或复色光入射，高级次光谱会相互重叠。 定义恰能分辨的两条谱线的平均波长 与 它们的波长差 之比为光栅的分辨本领 根据瑞利判据：波长为 ? 的第 k 级谱线，能与波长 为 ?+? ? 的第k 级谱线分辨清楚的极限是： 两谱线的极大互在对方的极小中 因此： 极小 即 极大 例题：光栅A 的dA=2 微米，光栅宽度WA=NA dA=4厘米，另一光栅B 的 dB=4 微米，光栅宽度 WB=10厘米，现有波长为 500nm和500.01nm的平面波垂直照射这两块光栅，选定在第二级工作。 试问：能否分辨这两条谱线？ 所以 代入方程 在 的部分有 条明纹，最大范围 取 在 的方向，如图示，最大 能见到的明纹数为 取 能见到的条纹数为：上半边＋下半边＋中央＝7 解： B光栅恰能分辨这两条谱线， 而A光栅则不能分辨。 要分辨500nm和 500.01nm这 两条谱线，需要分辨本领大于： 结论 从这开始 [例1] 用每毫米有500条栅纹的光栅，观察纳光谱线（?＝589.3nm）。问： （1）平行光线垂直入射时； （2）平行光线以入射角 入射时，最多能 看到第几条条纹？总共有多少条条纹。 解: (1)由光栅方程 得 可见的条纹可能最大值是对应 ,即 但依题意， 只能取整数，故 ，即只能看到第三级条纹，如果将中央明纹加上，总共由2k+1＝7条明纹。 （2）如平