23.光的衍射.ppt

衍射图样证实了X 射线的波动性。 劳厄（Laue）实验（1912）： 晶体相当于 三维光栅 X射线 准直缝 晶体 · · · · 劳厄斑 X射线是波长极小的电磁波 ? : 10 -2 ? 101nm （10 -1 ? 10 2 ?） d d? d?? ? ? dsin? 1 2 晶面 A C B 二、X 射线在晶体上的衍射 1、衍射中心： : 掠射角 d ： 晶面间距 2、同一层晶面上点间散射光的干涉： 每个原子都是散射子波的波源 ? ? ? ? ? ? ? ? 3、面间散射光的干涉： NaCl d =0. 28nm 符合反射定律的散射光加强 （晶格常数） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 散射光干涉加强条件： ——布拉格公式 三、应用 已知?、? 可测d 已知?、d可测? — X 射线晶体结构分析。 — X 射线光谱分析。 共同获得了1915年的诺贝尔物理学奖。 布拉格父子（W.H.Bragg， W.L.Bragg ） 由于利用X射线分析晶体结构的杰出工作， 威廉 .亨利 . 布拉格（父） 威廉 . 劳伦斯 . 布拉格（子） 1862 — 1942 1890 — 1971 四、实际观察X 射线衍射的作法 1、劳厄法： 使用? 连续的X射线照射晶体， 此法可定晶轴方向。 得到所有晶 面族反射的主极大。 每个主极大对应一个亮斑 （劳厄斑）。 X射线 准直缝 晶体 · · · · 劳厄斑 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? d ? ? 这样得到的衍射图叫劳厄 (Laue)相。 2、粉末法： 用确定? 的X射线入射到多晶粉末。大量无规晶面取向，总可使布拉格条件满足。这样得到的衍射图叫德拜相。此法可定晶格常数。 1、惠更斯——菲涅耳原理 2、夫琅和费衍射 　单缝衍射 (半波带法)　 　圆孔衍射　 ３、光学仪器的分辨本领 　瑞利判据　　最小分辨角 　 　分辨率 衍 射 小 结 ４、光栅衍射 　　光栅 —— 衍射和干涉的综合 光栅方程　（垂直和非垂直入射） 　　主极大和暗纹位置 　　缺级现象 ５、Ｘ射线的布拉格公式 　　　　是掠射角.　　 　　 作业 23.1 23.3 23.13 23.15　 　　 * 一、夫朗和费圆孔衍射 爱里斑 第一级暗环衍射角满足 * 望远镜、显微镜（圆孔透镜） 中的物镜相当一个圆孔，成象是一个圆斑，而不是一个点。 D S1 S2 二、圆孔夫琅和费衍射 * 能分辨 光学仪器的分辨本领 * 不能分辨 恰能分辨 爱里斑 最小分辨角 * 瑞利定义：恰能分辨的两光源的衍射图象中心的距离，等于中央亮斑的半径，两中心角宽为1.22l/D。 一、瑞利判据 a、不能分辨 b、恰能分辨 c、能分辨 23.3 光学仪器分辨本领 * 二、最小分辨角D D S1 S2 * 三 、分辨率1/D —是最小分辨角的倒数。 与D成正比，与l成反比。 * D S1 S2 Ex.5:通常人眼的瞳孔直径约为3毫米,问其最小分辨角是多大?远处两根细丝之间的距离为2毫米,问离开多远时恰能分辩？l=5500A * 一. 光栅（grating） 光栅是由大量的等宽等间距的平行狭缝 从广义上理解，任何具有空间周期性的 衍射屏都可叫作光栅。 （或反射面）构成的光学元件。 光栅是现代科技中常用的重要光学元件。 光通过光栅衍射可以产生明亮尖锐的亮纹， 复色光入射可产生光谱，用以进行光谱分析。 1. 光栅的概念 23.5 光栅衍射 * 设：a是透光（或反光）部分的宽度， 则： d = a+b ? 光栅常数 3. 光栅常数 用电子束刻制可达数万条/mm（d ?10-1?m）。 反射光栅 d 透射光栅 2. 光栅的种类： d 光栅常数是光栅空间周期性的表示。 b 是不透光 （或不反光）部分的宽度， 普通光栅刻线为数十条/mm — 数千条/mm， * 2、衍射光栅图样 只开其中一缝，图样是以o为中央亮纹的单缝衍射图。 k级主极大 P 多缝同时开放,各缝光束相干叠加。 o j 零级主极大 * 图22.13 o I 亮纹之间有很宽的暗区,由若干弱明纹 和若干暗纹组成。 衍射光栅图样 干涉图样 在单缝衍射图样的轮廓下， 呈现出更精细的明暗结构。 * 3、光栅的光程差 P o j d 相邻狭缝的光束到达观测点时的光程差相等 j d=d·sinj 4 1 2 3 * 相位差相等 : Dj=2pd/l 4 1 2 3 Dj P点合振幅 Dj Dj Dj 2落后1Dj * 若Dj =?2kp 即 4.光栅公式 (主极