[小学教育]16光的衍射.ppt

(2)夫朗和费衍射：衍射屏离光源和接收屏的距离均为无限远时的衍射。 　 一.实验装置 　 §16-4 光栅衍射 二.光栅衍射 光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果 一、x 射线 §16-3 光学仪器的分辨率 [例4]波长为7000A的单色光，垂直入射在平面透射光栅上，光栅常数为3×10-4 cm，缝宽为10-4cm。求(1)最多能看到第几级光谱?(2)哪些级出现缺级现象? 解: (1) 时 取整，即最多可看到第四级光谱 (2)满足 时缺级 又 时缺级 ----第三级出现缺级 即光屏上实际呈现级数为4-1=3，对应于明纹k=-4,-2,-1,0,1,2,4共七条 §16-5 x 射线衍射 德国物理学家伦琴1895年11月发现 12月22日伦琴为夫人的手拍下了第一张 x 光照片 1901年伦琴获第一个诺贝尔物理学奖 阳极 阴极 x 射线管 x射线由高速电子流轰击阳极而得 波长在0.1--100A的电磁波，介于紫外和 ? 射线之间 X射线的性质: 1. 穿透本领很强.很容易穿过由氢、氧、碳、氮等组成的肌肉组织,但不容易穿透骨骼. 2. 能产生干涉和衍射现象. 3. 呈电中性.在电场\磁场中沿直线传播. 4. 能使许多物质发荧光. 底片 晶体 铅板 x射线衍射实验已是晶体结构研究的重要手段 1914年劳厄获诺贝尔物理学奖 1912年德国物理学家劳厄利用晶体中规则排列粒子作为三维光栅，观测到了x射线衍射图样 ----波动性 * * 衍射：波偏离直线传播的现象 §16-1 光的衍射 惠更斯--菲涅耳原理 一.光的衍射现象 二.分类 (1)菲涅耳衍射: 衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远时的衍射。 光源 接收屏 衍射屏 三.惠更斯－菲涅耳原理 波在传播时，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，产生相干叠加。 §16-2 单缝夫朗和费衍射 二.衍射图像的分布规律　　　　　 ----菲涅耳波带法 λ 2 λ 2 λ 2 λ 2 (1) BC=asin? =2(l /2) ---- 2个波带 A0和0B波带上对应点发出的子波到达P点时的位相差为? ，相互干涉抵消 ----P点为暗纹 (2) BC=asin?=3(l /2) ---- 3个波带 有一个波带未被抵消 ----P点为明纹 (3)BC=asin? =n(l /2) ---- n个波带 n为偶数：成对干涉抵消 ----暗纹 n为奇数：剩一个波带未被抵消 ----明纹 ----明纹 ----暗纹 (4)asin? 不等于l/2的整数倍时, 光强介于最明与最暗之间 半角宽 a.中央明纹：两第一级暗纹中心间的明纹,其位置由透镜决定. . 线宽度 暗纹 b.条纹间距: c.l变化则衍射位置变化；l一定时，a越小，衍射作用越明显 相邻明(暗)纹的间距是中央亮纹宽度的一半 d.中央明区最亮，随级数增大，亮度迅速减小 ----明纹 [例1]在单缝衍射实验中，透镜焦距为 0.5m，入射光波长λ=500.0nm，缝宽a=0.1mm。求(1)中央明纹宽度; (2)第一级明纹宽度。 解：(1)中央明纹宽度 (2)第一级明纹宽度为第一级暗纹和第二级暗纹间的距离 暗纹 一.光栅 由许多等宽等间距的狭缝构成 类型：透射光栅，反射光栅 透射光栅 反射光栅 ----光栅常数 ----相邻两缝光线的光程差 1.光栅的多缝干涉 相邻两缝光束间的相位差为 设光栅有N条缝 此时合振幅最大 ----光栅方程 ----出现明纹(主明纹) ----出现暗纹 此时围成m个正多边 形，合振幅为零 每两个相邻主明纹之间有N-1条暗纹和N-2条次明纹 极小:1 次明纹:0 N=2 极小:3 次明纹:2 N=4 极小:5 次明纹:4 N=6 光栅条数越多,暗区越宽,明纹越窄 衍射图样的强度分布特征 1.出现一些强度最大值和最小值，较强的 亮线为主极大，较弱的亮线为次极大。 2.主极大位置与缝数无关，但宽度随N的 增大而减小，强度正比于N2。 3.相邻主极大之间有N-1条暗纹和N-2条次 极大。 4.强度分布中保留了单缝衍射的因子，即 曲线的包迹与单缝衍射强度曲线形状一样。 2.单缝衍射对多缝干涉的影响 若在某一衍射角?下同时满足 多缝干涉极大 单缝衍射极小 ----缺级级数 各主极大受单缝衍射的调制，某些位置出现缺级 单缝衍射 多缝干涉 光栅衍射 三.平行光斜入射 相邻两缝光线的光程差 斜入射时的光栅方程为 同侧取“+”异侧取“-” 四.光栅光谱 复色光入射时，除中央明纹外，不同波长的同级明纹以不同的衍射角出现 ----光栅光谱 一级光谱 二级光谱 三级光谱 [例2]双缝缝距d