第四章光的衍射.ppt

第四章 光的衍射 (Diffraction) 例2 在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为 ?的单色光垂直入射在宽度为 0.25mm 的单缝上，如果中央条纹两旁 第三个暗条纹之间的距离为3mm，求透 镜的焦距 f。 例2 在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为 ?的单色光垂直入射在宽度为 0.25mm 的单缝上，如果中央条纹两旁 第三个暗条纹之间的距离为3mm，求透 镜的焦距 f。 练习 （3530）一衍射光栅，每厘米有200条 透光缝，每条透光缝宽为a = 2×10-3cm 在光栅后放一焦距 f =1m 的凸透镜， 现以 的单色平行光垂直 照射光栅，求： 答案： “哈勃”望远镜是有史以来最大、最精确的天文望远镜．它上面的广角行星照相机可拍摄上百个恒星的照片，其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上，1.6万公里以外的一只萤火虫都难逃它的“法眼”． “哈勃”太空望远镜已到“晚年”．它在太空的十几年中，经历４次大修，分别为1993年、1997年、1999年、2001年．然而，大修仍掩盖不住它的“老态”，因为“哈勃”从上太空起就处于“带病坚持工作”状态．2010年代初“ＮＡＳＡ骄子”“哈勃”将“寿终正寝”,在地球的大气层中陨落． 例1 在夫琅禾费单缝衍射实验中，波长为 的单色光垂直入射在宽度为 的单缝上，对应于衍射角为 的 方向，单缝处波振面可分成的半波带 数目 = ？ 答案：4个 垂直入射 斜入射 例3 毫米波雷达发出的波束比常用的雷达波束窄，这使得毫米波雷达不易受到反雷达导弹的袭击. (1)有一毫米波雷达，其圆形天线直径为55cm，发射频率为220GHz的毫米波，计算其波束的角宽度； (2)将此结果与普通船用雷达发射的波束的角宽度进行比较，设船用雷达波长为1.57cm，圆形天线直径为2.33m . 解 (1) (2) 四、光栅(Grating)衍射 1 .基本概念 光栅—大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面) 构成的光学元件。 种类： d 反射光栅 d 透射光栅 光栅常数: a是透光（或反光）部分的宽度 b是不透光(或不反光)部分的宽度 2.光栅衍射分析 光栅衍射图样是多光束干涉和单缝衍射的 综合效果。 平行光束组 明纹（主极大）位置 光栅方程 ★ 垂直入射: ★ 斜入射: 缺级 (Missing Order) ★ 垂直入射: ★ 斜入射: 单衍极小 多干极大 如果 整数，单缝衍射的第一级暗纹对应第一次缺级，第二级暗纹对应第二次缺级；如果 整数，需仔细分析。 缺级级次 缺级次数 条件： 第一次缺级 第四级缺级 条纹位置由多缝干涉决定， 强度受到单缝衍射的调制。 单缝衍射光强曲线 I 多缝衍射光强曲线 多缝干涉光强曲线 衍射光强分布： 单缝衍射的中央包线（中央明纹）内干涉 主极大条数N： （整数） （非整数） 3.光栅光谱 ② 完整光谱： 没有重叠的清晰光谱 条件： ③ 光栅的分辨本领R ① 在垂直入射时，中央是零级明纹, 无光谱。 4. 应用 （2）光谱分析：物质元素成份、含量。 （1）测波长。 时，原子散射线相干加强。 五、X射线衍射(X-ray Diffraction) 布拉格公式 当掠射角? 满足 作业： P196 4.1 4.2 4.3 4.16 4.20 4.22 4.26 例1（3220）波长 的单色光垂直 入射到一光栅上，测得第二级主极大的 衍射角为 ，且第三级是缺级。 （1）光栅常数 等于多少？ （2）透光缝可能的最小宽度 等于？ （3）在选定了上述 和 之后，求 在衍 射角 范围内可能 观察到的全部主级大的级次？ 解:（1） （2） 出现缺级情况， 用缺级条件 此题： （3）在选定了上述 和 之后，求在衍 射角 范围内可能观察到的 全部主级大的级次？ 实际可能观