波动光学课件.pptVIP

波动光学4.7衍射光柵衍射光柵:由大量等寬、等間距的平行狹縫所組成的光學元件。縫寬a，縫間距b，則光柵常數為d=(a+b)衍射光柵分類：透射光柵反射光柵1、光垂直入射（1）平行單色光光垂直入射Aab?PP0?f光柵衍射相當於：縫於縫間的干涉每個單縫的衍射總效果光柵公式由於滿足光柵公式的明紋窄而明亮，故稱之為主極大明紋。在兩主極大明紋之間充滿大量的暗紋及少量的次極大明紋。光柵衍射圖樣的特點：（1）條紋中出現一系列新的強度極大和極小。分別稱為主極大明紋和次極大明紋。（2）主極大明紋的位置與縫數N無關，但條紋的寬度隨N的增加而減小，同時亮度隨N的增加而增加。（3）相鄰的兩主極大條紋中，有N-1條暗紋，N-2條次極大明紋。次極大明紋的亮度隨N的增加而減小。N很大時，主極大間一片暗場。1條縫20條縫3條縫5條縫光柵中狹縫條數越多，明紋越亮.亮紋的光強：單縫光強）（：狹縫數，（4）強度分佈曲線中保留了單縫衍射的痕跡。再考慮每個單縫的衍射：同時滿足：的衍射線，在屏上將不出現主極大明紋，將此現象稱為缺級現象。此時有：當k為整數的級為缺級。例如：設縫數N=4，d=a+b=3a。如圖所示，每個單縫的衍射強度分佈曲線為(a)，縫間的干涉為(b)，總的效果為(c)。abcasin?=?k’?012-2-1dsin?=?k?0123456-6-5-4-3-2-1從圖中可以看出前面總結的衍射圖樣的特點。同時還可看出±3、±6、±9???缺級。對上述光柵，當單色光垂直照射時。問：單縫衍射圖樣中央明紋範圍內有幾條主極大條紋？解：單縫中央明紋滿足：所以對於光柵衍射有：去掉缺級，共5條。與圖中一致。（2）白光垂直照射由光柵公式可知：在(a+b)給定的情況下，對於同一k，?的大小與?成正比，從而使各單色光的條紋分開，形成衍射光譜。特點：（1）中央明紋，即k=0條紋仍為白色。（2）在中央明紋兩側對稱排列著各級光譜。（3）由於每一級光譜中，各譜線的間距隨k的增加而增加，從而使高級數的光譜彼此將有重疊。入射光為白光時，不同，不同，按波長分開形成光譜.一級光譜二級光譜三級光譜例如二級光譜重疊部分光譜範圍二級光譜重疊部分:一級光譜二級光譜三級光譜2、光斜入射圖示角度，相鄰兩縫光線的光程差為：主極大滿足：缺級滿足：整數為缺級A?PP0?f?4.9X射線衍射布喇格公式其特點是：（1）在電磁場中不發生偏轉。（2）穿透力強（3）波長較短的電磁波，範圍在0.001nm~10nm之間。1885年倫琴發現，受高速電子撞擊的金屬會發射一種穿透性很強的射線稱Ｘ射線．X射線冷卻水勞厄斑點鉛板單晶片照像底片單晶片的衍射1912年勞厄實驗天然晶體可以看作是光柵常數很小的空間三維衍射光柵。1912年勞厄的實驗裝置，如圖：在乳膠板上形成對稱分佈的若干衍射斑點，稱為勞厄斑。1913年英國物理學家布喇格父子提出一種簡化了的研究X射線衍射的方法，與勞厄理論結果一致。布拉格反射入射波散射波1913年英國布拉格父子提出了一種解釋Ｘ射線衍射的方法，給出了定量結果，並於1915年榮獲物理學諾貝爾獎．掠射角晶格常數相鄰兩個晶面反射的兩X射線干涉加強的條件布拉格公式用途測量射線的波長研究X射線譜，進而研究原子結構；研究晶體的結構，進一步研究材料性能.例如對大分子DNA晶體的成千張的X射線衍射照片的分析，顯示出DNA分子的雙螺旋結構.DNA晶體的X衍射照片DNA分子的雙螺旋結構布拉格公式光的波動性光的干涉、衍射.光波是橫波光的偏振.機械橫波與縱波的區別機械波穿過狹縫4.10自然光和偏振光一.自然光偏振光自然光：一般光源發出的光中，包含著各個方向的光向量在所有可能的方向上的振幅都相等（軸對稱）這樣的光叫自然光.自然光以兩互相垂直的互為獨立的