《第12章光的衍射》-精选·课件.ppt

第12章 光的衍射 12-7 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理 已知天空中两颗星相对一望远镜的角距离为 它们发出的光的波长是5500A，问望远镜的直径至少要多大，才能分辨这两颗星？ 波长为600nm的单色光垂直照射在一光栅上，第二级和第三级谱线分别在衍射角满足sinθ1=0.20和sinθ2=0.30处，第四级缺级。试求该光栅的光栅常数d及其狭缝宽度a。 总结 单缝衍射 补充：有一每毫米800条刻痕的光栅，其缝宽为a= 2.5×10-4mm，透镜焦距为1m , 用波长为6000?的平行单色光垂直照射在光栅上，试问： （1）单缝衍射中央明纹角宽度为多少？ （2）在单缝衍射中央明纹宽度内可以看见多少条干涉主极大明纹？ sin? 0 I单 I0单 -2 -1 1 2 (?/a) 单缝衍射光强曲线 I N2I0单 0 4 8 -4 -8 sin? (?/d) 单缝衍射 轮廓线 光栅衍射 光强曲线 sin? N2 0 4 -8 -4 8 (?/d) 多光束干涉光强曲线 2. 光栅衍射 3、缺级现象 a sin ? =k? k=0,±1, ±2,· · · 缺极时衍射角同时满足： d sin ? =k? k=0,±1, ±2, · · · 即： k =d /a· k k 就是所缺的级次 缺级 由于单缝衍射的影响，在应该出现亮纹的地方，不再出现亮纹 缝间光束干 涉极大条件 单缝衍射极小条件 k=1 k=2 k=0 k=4 k=5 k=-1 k=-2 k=-4 k=-5 k=3 k=-3 k=6 缺 级 k=-6 缺级： k = 3,6,9,... 缺级 光栅衍射 第三级极 大值位置 单缝衍射 第一级极 小值位置 d/a=4 a=1.5 白光投射在光栅上，在屏上除零级主极大明条纹由各种波长混合仍为白光外，其两侧将形成由紫到红对称排列的彩色光带，即光栅光谱。 四、光栅光谱 §12.11 X射线的衍射 一. X 射线的产生 X射线 ? : 10-1?102A X射线 准直缝 晶体 · · · · 劳厄斑 证实了X射线的波动性 劳厄（Laue）实验（1912） - K A X射线 X射线管 + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? d d? d?? ? ? 1 2 晶面 A C B dsin? 二. X射线在晶体上的衍射 每个原子都是散射子波的子波源 测量晶体结构 暗纹 明纹 中央明纹 圆孔孔径为D ? L 衍射屏 观察屏 中央亮斑 (爱里斑) ?1 f o P 焦距 f 缝平面G 观察屏 透镜L ? ? dsin? d ? k =d /a· k 作业：12-30, 12-34, * §12.7 衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理 §12.8 单缝的夫琅禾费衍射（明暗条纹分布） §12.9 光学仪器的分辨本领 §12.10 光栅衍射 §12.11 X射线衍射 缝较大时，光是直线传播的 缝很小时，衍射现象明显 阴 影 屏幕 屏幕 一、 光的衍射现象 * S 衍射屏 观察屏 a ? ? ? 10 - 3 a ? * S 衍射屏 观察屏 L? L 在限制方向扩展 线光源 点光源 菲涅耳衍射 菲涅耳衍射是指当光源和观察屏，或两者之一离障碍物（衍射屏）的距离为有限远时，所发生的衍射现象。 光源 ? · 观察屏 衍射屏 菲涅耳衍射 二、菲涅耳衍射和夫琅和费衍射 夫琅禾费衍射 夫琅禾费衍射指光源和观察屏离障碍物的距离均为无限远时，所发生的衍射现象。 * S · p 1 衍射屏 观察屏 光源 夫琅禾费衍射 ：缝宽 S: 单色线光源 * S f f ? a ? ? 透镜L? 透镜L · p A B 缝平面 观察屏 0 δ ? : 衍射角 光路图： 12.8 单缝的夫琅禾费衍射 —— 中央明纹(中心) 单缝的两条边缘光束 A→P 和B→P 的光程差，可由图示的几何关系得到： * S f f ? a ? ? · p A B 0 δ 光程差的计算 a θ 1′ 2 B A 半波带 半波带 1 2′ 两相邻半波带上对应点发的光在P 处干涉相消形成暗纹。 λ/2 半波带 半波带 1 2 1′ 2′ 当 时，可将缝分为两个“半波带” 1. 菲涅耳半波带法 在波阵面上截取一个条状带，使它上下两边缘发的光在屏上p处的光程差为 ，此带称为半波带。 λ/2 衍射图样的讨论 (P 处近似为明纹中心) a λ/2 θ B A a B A θ λ/2 (P处干涉相消形成暗纹) * S