光学衍射--光栅衍射浅析.pptVIP

* 因此 二者之间距为： 当?很小时， * 若考虑到j=±4，±8缺级，而j＝10实际上看不到。则屏幕上呈现的全部亮条纹数为 （2）由光栅方程： 当sin?＝1时，j最大，则 * 例5. 用每毫米刻有500条栅纹的光栅观察钠光谱线（λ=589.3nm）.问（1）平行光垂直入射时；（2）平行光线以30°角斜入射时，最多能看到第几级条纹？总共能看到多少条条纹？ 解：（1）垂直入射，由光栅方程dsinθ=kλ得 可见k的最大可能值对应sinθ=1.按题意，每毫米刻有500条栅纹，所以光栅常量 将上值及λ、sinθ=1代入k式，得 * K只能取整数，故取k =3，即垂直入射时能看到第三级条纹，总共有2k+1=7条明纹.（加1是指中央明纹） * 例题6. 波长600nm的单色光垂直入射在一光栅上,第二级明条纹出现在sinθ=0.20处,第四级缺级,试问: (1)光栅上相邻两缝的间距d有多大？ (2)光栅上狭缝可能的最小宽度a有多大？ (3)按上述选定的a、b值,试问在光屏上可能观察到的全部级数是多少？ 分析:光栅的多光束干涉主极大光强受单缝衍射光强的调制.干涉主极大位置由光栅方程决定.干涉主极大与衍射极小在位置上重合时,该级干涉主极大不存在,称为缺级.因此,缺级可根据光栅方程和单缝衍射的暗纹条件求得. 解:(1)由光栅方程 得 * (2)根据缺级条件,有 取 ,得 (3)由光栅方程 令sinθ=1 ,解得: 即k=0,±1 ,±2 ,±3,±5,±6 ,±7,±9 时出现明条纹;±4, ±8 ,缺级;±10明条纹在θ=90°处,实际不可见. 光屏上可观察到的全部主极大谱线数有15条. 作业： 1. P418, 21题 2.以纵坐标表示强度，横坐标表示屏上的位置，粗略地画出三缝的夫琅禾费衍射图样。设缝宽为a，相邻缝间的距离为d，d=3a. 3.白光垂直照射到一个每毫米250条刻痕的平面透射光栅上，试问在衍射角30o处会出现哪些波长的光？ * § X 射线衍射 布喇格公式 1. X 射线 A K 高压 1895年德国的伦琴发现 X射线。 原子内壳层电子跃迁产生的一种辐射和高速电子 在靶上骤然减速时伴随的辐射，称为X 射线。 其特点是：# 在电磁场中不发生偏转； # 穿透力强； # 波长较短的电磁波； 范围在0.001nm~10nm之间； # 具有化学、生物反应作用。 * 2. X 射线晶体衍射 天然晶体可以看作是光栅常数 很小的空间三维衍射光栅。 1912年劳厄的实验装置，如图： B C P 铅版 天然 晶体 乳胶板 在乳胶板上形成对称分布的 若干衍射斑点，称为劳厄斑。 1913年英国物理学家布喇格 父子提出一种简化了的研究 X射线衍射的方法，与劳厄 理论结果一致。 * 3. 布喇格公式 同一晶面上相邻原子 散射的光波的光程差 为 AD-BC= 0， 它们 相干加强。若要在该 方向上不同晶面上原 子散射光相干加强， 则必须满足： ? C D M N P A B 1 2 3 d ? ? 即当 时各层面上的反射光相干加强，形 成亮点，称为 k 级干涉主极大。该式称为布喇格公式。 因为晶体有很多组平行晶面，晶面间的距离 d 各 不相同所以，劳厄斑是由空间分布的亮斑组成。 * X 射线的应用不仅开创了研究晶体结构的新 领域，而且用它可以作光谱分析，在科学研究和 工程技术上有着广泛的应用。 在医学和分子生物学领域也不断有新的突破。 1953年英国的威尔金斯、沃森和克里克利用 X 射线的结构分析得到了遗传基因脱氧核糖 核酸（DNA) 的双螺旋结构，荣获了1962 年 度诺贝尔生物和医学奖。 4.应用 2002度诺贝尔物理学奖-- X射线天文学。 * 10月7日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布，将2009年度诺贝尔化学奖授予美国科学家文卡特拉曼·拉马克里希南、托马斯·施泰茨和以色列女科学家阿达·约纳特，他们分别采用X射线晶体学方法，绘制出核糖体的三维模型，不仅让我们知晓了核糖体的“外貌”，而且在原子层面揭示了核糖体功能的机理。 诺贝尔奖评审委员会认为，这项研究可以很快在实际中得到应用。今天的抗生素药品治疗很多疾病，主要是通过阻止核糖体细菌发挥作用，没有发挥作用的核糖体，细菌就不能生存。 * 科学家使用了13种波长（从紫外线到红外线之间的）的光照射《蒙娜·丽莎》，并用摄像机扫描画面。拨开几世纪前的颜料和其它改变，得出了结果：达·芬奇实际上给蒙娜·丽莎画了眉毛。 美国用新的X光技术揭开诸多名画隐藏的秘密 * * * （4）次最大的角位置和数目 次最大的角位置可由 求得 可以证明，各级次最大的光强远