[工程科技]光的衍射.ppt

o P 焦距 f 缝平面G 观察屏 透镜L ? ? dsin? d ? （k = 0,1,2,3…） ---光栅方程 设每个缝发的光在对应衍射角? 方向的P点的光振动的振幅为Ep P点为主极大时，相邻两缝相位差： NEp Ep 明纹条件:(干涉主极大） 光栅衍射 暗纹条件： 光栅衍射 相邻主极大间有N－1个暗纹和N－2个次极大。 例： N = 4, 有三个极小： 光栅衍射 （1）主级大明纹的位置与缝数N无关，它们对称地分布在中央明纹的两侧，中央明纹光强最大； （2）在相邻的两个主级大之间，有 N?1个极小 （暗纹）和N?2个光强很小的次极大，当N 很大时，实际上在相邻的主极大之间形成一片暗区，即能获得又细又亮暗区很宽的光栅衍射条纹。 光栅衍射的谱线特点： 光栅衍射 衍射暗纹位置： 干涉明纹缺级级次 干涉明纹位置： 光栅衍射 1.4 缺级 I单 sin? 0 I0单 -2 -1 1 2 (? /a) I N2I0单 sin? 0 4 8 -4 -8 (? /d ) 单缝衍射 轮廓线 光栅衍射 光强曲线 N = 4 d = 4a 此图为N = 4， = 4的单缝衍射和光栅衍射的光强分布曲线，这里主极大缺±4,±8…级。 光栅衍射 d/a 为整数比值时，明纹会出现缺级： 2. 光栅光谱 复色光照射光栅时，谱线按波长向外侧依次分开排列，形成光栅光谱。 光栅分光镜 光栅衍射图样特征的讨论： 干涉极大值的包络线是 单缝衍射的强度分布线； 衍射图样主要是各缝衍射 光在中央明纹区域内的干涉 条纹。 §13-5 X 射线的衍射 X射线 : ? 在10-1 ?102? 范围内的电磁波 - K A X射线 X 射线管 + K─ 阴极，A─ 阳极(钼、钨、铜等金属)， A─ K间加几万伏高压，以加速阴极发射的热电子。 伦琴 1. X 射线的产生 X 射线 准直缝 晶体 劳厄斑 · · · · 劳厄实验是为了实现X射线的衍射而设计的。晶体相当于三维光栅，衍射图样（劳厄斑）证实了X射线的波动性。 X 射线的衍射 劳厄 2. 劳厄实验 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? d d? d?? ? ? dsin? 1 2 晶面 A C B 衍射中心 : 掠射角 d：晶面间距(晶格常数) 点间散射光的干涉 每个原子都是散射子波的子波源。 ? ? ? ? ? ? ? ? 同一层晶面上各原子散射的光相干涉，相邻两束光的光程差为零。 X 射线的衍射 3. 布喇格公式 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? d d? d?? ? ? dsin? 1 2 晶面 A C B : 掠射角 d :晶格常数 不同晶面间散射光的干涉 散射光干涉加强条件： — 布喇格公式 X 射线的衍射 3. 布喇格公式 已知?、? 可测d — X射线晶体结构分析。 已知?、d可测? — X射线光谱分析。 X 射线的衍射 4. 衍射应用 第13章： 光的衍射作业 作业： 13-2 13-3 13-4 作业： 13-5 13-11 13-13 * 光是电磁波。通常意义上的光是指可见光，即能引起人的视觉的那部分电磁波，它的频率在7.5×1014Hz到3.9×1014Hz之间，相应的在真空中的波长在4000?到7600?之间。不同频率的光给人以不同颜色的感觉，频率由大到小、波长由小到大绘出从紫到红等各种颜色。 * 缝较大时，光是直线传播的；缝很小时，衍射现象明显。 * 可以用透镜实现夫琅禾费衍射。 * 可以用透镜实现夫琅禾费衍射。 * 次极大宽度求法： 前提仍然是?很小。 ?2=2?/a, x2=f.tg ?2=f.sin ?2=f. ?2 X2-x1=?x=f ? /a * 爱里斑上分布的光能占通过圆孔的总光能的84%。 用惠更斯—菲涅耳积分公式，可以求出圆孔的夫琅禾费衍射的光强分布规律，计算结果表明：D.SIN?=1.22?. * ▲夜间观看汽车灯，远看是一个亮点，逐渐移近才看出是两个灯。 ▲ 人眼可分辨9m远处相距约2mm的两个点. * 电子显微镜波长很短：0.1? ?1 ? ， ∴ 电子显微镜分 辨本领很高，可观察物质结构。 * 当△?的值使各振幅矢量组成封闭多边形时，A =0,对应于暗纹。 * 同一层晶面上各原子散射的光相干涉，反射光的方向即散射光干涉后零级主极大的方向（相邻两束光的光程差为零）。 hpying@zju.edu.cn 第十三章： 光的衍射 ----- 光波的衍射现象; --