第十一章第五讲衍射光栅-(精选·公开·课件).pptVIP

1 本章主要内容： 第十一章 光学 (Optics） 教学基本要求: 一 理解相干光的条件及获得相干光的方法. 　掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系(重点) ，理解在什么情况下的反射光有相位跃变. 能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置(重难点). 了解迈克耳孙干涉仪的工作原理. 二 了解惠更斯－菲涅耳原理；理解用波带法分析夫琅禾费单缝衍射条纹分布规律的方法(重难点) ；理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线的位置(重点) ；了解衍射对光学仪器分辨率的影响. 1.光的干涉 2.光的衍射 3.光的偏振 三 理解自然光与偏振光的区别; 理解布儒斯特定律和马吕斯定律(重点); 了解双折射现象 ; 了解线偏振光的获得方法和检验方法. 第十一章 光学 第五讲 本讲主要内容： 衍射光栅 §11-9 衍射光栅 双缝干涉、单缝衍射的不足之处： 1．亮度不高 2．明纹较宽 ──测量精度较低. 增加狭缝数目可克服以上不足. 一、装置与现象 在透明平面玻璃上刻出若干等宽、等间距的刻痕,或在镀铬玻璃板上用激光刻出若干条刻痕做成的器件. 平面光栅 b b? b ～缝宽， b? ～缝距； 定义：光栅常数 d＝b+b? 数量级：10–5 ～10–6 m A L2 S L1 P 条纹特点：亮、细、疏. 二、光栅衍射条纹的形成与规律 I (1) 各单缝同时衍射； (2) 各缝在同方向的衍射光产生相干叠加. 显然，干涉条纹要受到衍射的影响. 先讨论各单缝衍射的光之间的干涉， 再考虑单缝衍射的影响. 从不同单缝各对应点射出的? 方向的平行光光程依次相差BC 或相位差?? . 即：光栅衍射是若干个相位依次 相差?? 的光振动的相干叠加. b b? d B C b b? d B C b b? d B C b b? d B C 1.各单缝衍射的光之间的干涉 干涉加强的条件 ?b?b??sin? = ? k? (k=0, 1, 2, ??) (11-29) ——光栅方程(公式) P I 中央明纹 1级明纹 1级明纹 2级明纹 2级明纹 3级明纹 3级明纹 主明纹 (主极 大) 说明： 1) 狭缝数目N 不改变各级主明纹 (——主极大)的位置. 2) 狭缝数目N?，各级主明纹：细、亮！ 说明： 1) 狭缝数目N 不改变各级主明纹(——主极大)的位置. b b? B C ? ? ?b? b??sin? = ? k? (k=0, 1, 2, ??) b? b? ?? = 2? ??sin? ? 例：N=3 在 ? 方向相邻两缝对应点所发光波在会聚点的光振动的相位差?? 当 ? ??时， k=0 ? ?? ?? ?? 1 2 3 A合=3A0 0级主明纹 I=32I0 当?? ?????时 1 2 3 A合=0 I=0 (暗纹) 当?? ??时 1 2 3 A合=A0 I=I0 (次明纹) 当?? ??????时 1 2 3 A合=0 I=0 (暗纹) 当?? ???时 1 2 3 ? ?? k=1 A合=3A0 主明纹 I=32I0 对N条缝： 主明纹光强 I=N2I0 两个主明纹之间出现N?1个极小； N?2个次明纹。 当N ?时，主明纹I ?，能量集中——又细又亮；次明纹光强急剧下降(相对). ——两主明纹间的背景一片黑暗！ 光栅衍射条纹具有亮、细、疏的特点. 1 条缝 3 条缝 5 条 缝 20 条 缝 2. 单缝衍射对条纹的影响 1) 受单缝衍射的影响，各级主明纹亮度不同. ?b?b??sin? = ? k? 例：N=3 , b+ b? =3b sin? = ? k?/?b? b?? k ? = ? ? 3 b sin ? 0 2?/b ?/b ??/b ?2?/b I I =32 I0 2) 受单缝衍射的影响，主明纹中会出现缺级. 第3级缺级 ?b?b??sin? = ? k?　 ① 　 当? 同时满足: ? bsin? = ? 2k?? ? ② 2 出现缺级. 缺级的级数： b+ b? k = ?? k? b (k?= 1, 2,??) (11-35) 例： b+ b? =3b k =3k? 缺：3、6、9…级. I 1 2 4 5 1 2 4 5 缺 级 缺 级 N=3 缺 级 缺 级