2012大学物理二第三篇光学第13章光的衍射.ppt

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* 中心角距离: 半角宽度: 分辨条件 色分辨本领 色分辨本领与光栅的狭缝总数 以及光谱级次成正比, 而与光栅常量无关。 越大,级次越高, 光栅能分辨的 就越小。 * 解:①由光栅方程: 例4: 的单色光垂直入射到光栅上,测得第三级主极大的衍射角为 ,且第四级为缺级。 求:①光栅常数 ;②可见谱线总数。 ②可见谱线的总数: 共9 条! 最多能观测到第5级谱线,而第4级为缺级, 所以能观测到 * 例12-5 的平行光以 斜入射到 光栅常数为 的光栅上, 已知光栅的透光缝宽 求:(1)0 级谱线的衍射角; (2) 点两侧可能见到的谱线的最高级次 (3)可见总谱线数。 解:(1)斜入射光栅方程为 零级条纹 ,则 * (2) 上最高可以看到+9级,下最高可以看到级-29。 最多可以观察到39条谱线(包括0级)。 可见谱线有30条。 缺级 (3) 由于 ,所以 为缺级, * 平行白光(?:400~760nm)垂直入射光栅(100线/mm,宽5cm),问:几级光谱开始发生重叠? 解 100线/mm 宽 5cm 设第m 级开始重叠,则有 第2 级开始重叠! 例题12-6 d = 0.01mm * 例12-7 透射光栅宽 ,每毫米100刻线, 钠光照射(双线波长分别为 、 )。 问光栅对一级谱级能否分辨? 解:光栅总刻痕数 对l级谱线分辨本领 能够对l级谱线分辨的波长差为 在波长为 附近 钠双线波长差 ,所以可以分辨。 例如,对波长靠得很近的Na双线: ? 1 =? = 589 nm 都可分辨出Na双线 ? 2 =? +?? = 589.6nm 若 k = 2,则 N = 491 若 k =3, 则 N = 327 光栅的色分辨本领: 1895年德国物理学家伦琴发现了高速电子撞 §13.5 伦琴射线的衍射 一、伦琴射线的产生 击固体可产生一种能使胶片感光、 空气电离、 荧光质发光? 的中性射线, 称为 X 射线。 - K A X射线 X射线管 + K — 阴极,A — 阳极 加速阴极发射的热电子。 A? K间加几万伏高压, X 射线管的结构如下: 威廉 . 伦琴 1845 — 1923 由于发现X射线 获1901年(首届) 诺贝尔物理奖 Wilhelm C.R?ntgen 德国人 X射线 准直缝 晶体 · · · · 劳厄斑 衍射图样证实了X 射线的波动性。 劳厄实验(1912): 晶体相当于三维光栅 X射线 ? : 10 -2 ? 101nm (10 -1 ? 10 2 ?) 劳 厄 斑 点 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 DNA 晶体的X衍射照片 DNA 分子的双螺旋结构 四、实际观察X 射线衍射的方法 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

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