《大学物理》chp11-8光栅衍射.ppt

* * 主极大位置，就是多光束干涉主极大的位置。 * * * * Focal point * Focal point * * * * 第八讲 光栅 光栅衍射 第八讲 光栅 光栅衍射 一、光栅衍射现象 二、光栅方程 三、屏上明条纹的位置 四、缺级现象 五、光栅光谱 一、光栅衍射现象 1、光栅： d 反射光栅 d 透射光栅 大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件。它能等宽、等距地分割入射光的波阵面 d = a + b 光栅衍射是多光束干涉与夫琅禾费单缝衍射的综合结果：来自不同缝的相干光的叠加是多光束干涉，而同一条缝的波阵面上各点发出的衍射光的叠加是单缝衍射。 2、光栅衍射 光栅衍射：受单缝衍射调制的多光束干涉。 多光束干涉 单缝衍射 光栅衍射 一系列又窄又亮的明纹也叫主极大 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 主极大 次极大 相邻主极大之间有3个暗纹，2个次级大 * 光栅狭缝条数越多，明纹越细亮 (a)1条缝 (f)20条缝 (e)6条缝 (c)3条缝 (b)2条缝 (d)5条缝 二、光栅方程 0 屏 f x a b ( ) a b + sin ? ? 相邻两缝光线的光程差： 光栅方程 明纹、主极大、谱线 o P f Screen Lend ? ? dsin? d ? 三、屏上明条纹的位置 x 单缝衍射光强为零的位置： 光栅衍射主极大（明纹）所缺级次： 多光束干涉主极大位置： 四、缺级现象 ?? k 只能取整数 如果某一? 角同时满足这两个方程，则光栅衍射中 k 级主极大消失 ?? 缺级现象 缺级 缺级 缺级 缺级 例题：用波长为?=600nm的单色光垂直照射光栅，观察到第二级明纹出现在sin? =0.20处，第四级缺级。计算(1)光栅常量；(2)狭缝的最小宽度；(3)列出全部明条纹的级次。 解： 例题：一平面光栅的光栅常数为d=6.0×10-3mm,缝宽a=1.2 ×10-3mm.平行单色光垂直射到光栅上，求单缝衍射中央明纹范围内有几条谱线？ 解： 单缝衍射中央明纹角宽度： 由光栅方程 所以，单缝衍射中央明纹范围内有9条谱线，它们是： 白光（400 nm?750 nm）的光栅光谱是连续谱 1、光栅光谱： 五、光栅光谱 k=2 k=1 k=0 k=1 k=2 白光入射时不同颜色光的主极大位置会不同，它们形成同一级光谱 例题：用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平面光栅上，求第二级光谱的张角。能否看到完整的第三极谱线？ 解 红光 紫光 第二级光谱角宽度 第三级光谱的张角 第三级光谱所能出现的最大波长 绿光 红光 紫光 第三极光谱： d sin? 光栅 观察屏 L o P f ? φ d sin φ λ 2、斜入射问题 与正入射（垂直入射）比斜入射可以观察到更高级次的谱线 例题 用每厘米有5000条的光栅，观察钠光谱线， 问：1. 光线垂直入射时；2. 光线以30o角倾斜入射时，最多能看到几级条纹？ 解：1.根据光栅公式 时，k有最大值 当 最多能看到3级条纹。 2.光线以30o角倾斜入射时 d sin? 光栅 观察屏 L o P f ? φ d sin φ λ * * 主极大位置，就是多光束干涉主极大的位置。 * * * * Focal point * Focal point * * * *