[物理]衍射.ppt

9.2.1 惠更斯-菲涅耳原理 非零级条纹的宽度 多光束(N束光)干涉光强分布 P220 9.2.4 光学仪器的分辨本领 光栅光谱 二 瑞利判据 三 光学仪器的分辨本领 【例1】 　光谱分析 　　由于不同元素（或化合物）各有自己特 定的光谱，所以由谱线的成分，可分析出发 光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的 强度定量分析出元素的含量. 例1 用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平面光栅上，求: 1) 第三级光谱的张角 2) 第三级光谱所能出现的最大波长. 解 红光 紫光 不可见 第三级光谱的张角 第三级光谱所能出现的最大波长 绿光 1885年伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称Ｘ射线. X 射线 冷却水 9.2.5 X 射线的衍射 劳 厄 斑 点 铅板 单晶片 照像底片 单晶片的衍射 1912年劳厄实验 1913年英国布拉格父子提出了一种解释Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖. 布 拉 格 反 射 入射波 散射波 掠射角 晶格常数 相邻两个晶面反射的两X射线干涉加强的条件 布拉格公式 布 拉 格 反 射 入射波 散射波 用途 测量射线的波长研究X射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能.例如对大分子 DNA 晶体的成千张的X射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的双螺旋结构. 布拉格公式 DNA 晶体的X衍射照片 DNA 分子的双螺旋结构 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 威廉亨利布拉格（父） 威廉劳伦斯布拉格（子） 1862 — 1942 1890 — 1971 1913年英国布拉格父子提出了一种解释Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖. 艾里斑 ：艾里斑直径 一 夫琅禾费圆孔衍射 对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的衍射图样的主极大刚好和另一点光源衍射图样的第一极小相重合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨. * * 光学仪器的通光孔径 最小分辨角 光学仪器分辨率 光学仪器分辨率 * 9.2光的衍射现象 9.2.1 惠更斯-菲涅耳原理 光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时，光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象 1 现象 单缝衍射 刀片边缘的衍射 圆屏衍射 · 介质中任意波面上的各点，都可看作是发射子波（次级波）的波源（点源），其后的任一时刻，这些子波面的包络面（包迹）就是波在该时刻的新的波面。 1 惠更斯原理 （Huygens principle） 惠更斯原理提供一种处理波传播方向的普遍方法 · · · · · · · · · · · · · · u 2 惠更斯-菲涅耳原理 ：波阵面上面元 (子波波源) 子波在 点引起的振动振幅 并与 有关 . ： 时刻波阵面 * e ：波阵面上面元 (子波波源) ： 时刻波阵面 * e 菲涅耳指出 波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定. 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 夫 琅 禾 费 衍 射 光源、屏与缝相距无限远 缝 菲 涅 耳 衍 射 缝 光源、屏与缝相距有限远 9.2.2 单缝夫 琅 禾 费 衍 射 在实验中实现 夫琅禾费衍射 半波带法 干涉相消(暗纹) 干涉加强(明纹) b 缝长 干涉相消(暗纹) 干涉加强(明纹) （介于明暗之间） 个半波带 个半波带 中央明纹中心 （ 个半波带） 半波带法 1级以上明暗条纹的位置 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹） 讨 论 当 较小时， 暗纹 明纹 角位置 线位置 角宽度 线宽度 中央明纹的宽度 （ 的两暗纹间的宽度） 影响中央明纹宽度的因数 角宽度 一定， 越大， 越大， 光直线传播 增大， 减小, 一定, 减小， 增大 一定, 衍射效应越明显. (5)单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？ (6)入射波长变化，衍射效应如何变化 ? 越大， 越大，衍射效应越明显. 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹） 中央明纹的宽度是其它明纹宽度的两倍,强度占总强度的84％ I0≈84% I I1 =4.7% I0 I2=1.7% I0 I3=0.8% I0 光强分布特点 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹） 9.2.3 光栅 光栅元件：等宽度、等距离的狭缝排列起来的光学元件.