蒋骏光衍射03

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1、第五篇波动光学19章光波的衍射(3)单缝衍射双缝衍射光栅衍射a,d,N,缺级,半角宽度光栅方程、色散光的波动性研究光谱结构(光成份)和强度，测波长。概括极大、极小条件光强(I)公式位置：,x注意I0不同光的衍射色散和分辨率17）光栅的色散本领把不同波长的光在谱线上分开的能力设:波长的谱线，衍射角，位置x；波长的谱线，衍射角，位置x+x角色散本领：线色散本领：f—光栅后的透镜焦距由：qkcos=dfkDl有：得：可见：（1）k、k，cosk，则D级次较高的色散本领大。（2）d，则D，谱线展的越开。23lDqDqºDlDDxDlºkq

2、cos=dkD——条纹半角宽8）光栅的分辨率设入射波长为和+时，二者的谱线刚能分开。光栅分辨率：瑞利判据：一谱线的中心极大恰与另一谱线的第一极小重合时两谱线恰能被分辨。λ的k级主极大+的k级主极大不能分辨能分辨若两波长差为d，则角色散：令：联立求得：对一给定光栅R=？光栅分辨率24例如：对Na双线：1=5890Å,2=+=5896Åk=1,N982，可分辨开Na双线光栅分辨本领：k=2,N491，可分辨开Na双线k=3,N327，可分辨开Na双线2光栅分辨本领R表征着分辨清楚两条谱线的能力。光栅的角色散D是描述将谱线散开的能力。因为谱线都

3、有一定的宽度，散得开不一定能分辨。能分辨的，不一定散得很开。多缝衍射（光栅衍射）小结：光栅常数:d=a+b光栅方程:光强分布：光栅光谱,光栅的色散本领、分辨本领光栅光谱白光照射除k=0级主极大外，其余各级主极大对不同波长的光波，在不同的衍射角出现。0级1级2级-2级-1级(白)3级-3级——光栅光谱——色散即：d一定、k一定，、各级主极大按波长顺序排列形成光谱。31895年德国的伦琴发现X射线。六、X射线的衍射（布喇格衍射）4•X射线原子内壳层电子跃迁产生的一种辐射和高速电子在靶上骤然减速时伴随的辐射，称为X射线。在电磁场中不发生偏转。穿透力强。波长较短的电磁波，

4、范围在0.001nm—10nm之间。KA高压特点：1.衍射现象X射线：=0.01Å—100Å（0.001nm—10nm）用晶体作三维光栅劳厄斑晶体X射线5动画6布喇格公式(Braggformula)AB123d同一晶面上相邻原子散射的光波的光程差零AD-BC=0，它们相干加强。若要在该方向上不同晶面上原子散射光相干加强，则必须满足：CDMNP即当时各层面上的反射光相干加强，形成亮点，称为k级干涉主极大。该式称为布喇格公式。因为晶体有很多组平行晶面，晶面间的距离d各不相同，所以劳厄斑是由空间分布的亮斑组成。2.布喇格公式亮斑的位置：作用：（1）已知晶格常数d及亮斑的

5、位置，可求X射线的波长。dNPMo晶格常数布喇格公式问：（1）用一单色X射线能否得到衍射图案？一般采用连续X射线谱入射。（2）X射线衍射图案是否有缺级？有!——由晶体自身缺陷造成。否!7（2）根据图样及,可研究晶格结构。X射线的应用不仅开创了研究晶体结构的新领域，而且用它可以作光谱分析，在科学研究和工程技术上有着广泛的应用。在医学和分子生物学领域也不断有新的突破。1953年英国的威尔金斯、沃森和克里克利用X射线的结构分析得到了遗传基因脱氧核糖核酸（DNA)的双螺旋结构，荣获了1962年度诺贝尔生物和医学奖。8X射线的应用全息照相——光干涉原理的应用（自学）。DNA结构图

6、DNA的X射线衍射图NaCl单晶X射线衍射斑点石英(SiO2)X射线衍射斑点伦琴夫人之手第一张X射线照片伦琴（1895）《论新的射线》8a五、圆孔衍射、光学仪器的分辨本领1.圆孔夫琅和费衍射9动画爱里斑类似单缝可求出圆孔夫琅和费衍射第一级极小：D为孔径中央亮斑的角半径：爱里斑半径：能够区分多么近的两个物点,是光学仪器的重要性能。10能够区分多么近的两个物点,是光学仪器的重要性能。爱里斑2.光学仪器的分辨率1）透镜的分辨本领瑞利判据：11圆孔的夫琅禾费衍射圆孔孔径为DL衍射屏观察屏中央亮斑(爱里斑)1f相对光强曲线1.22(/D)sin1I/I00爱里斑D爱里

7、斑变小透镜的分辩本领几何光学:(经透镜）物(物点集合)象(象点集合）物点象点12动画波动光学:刚可分辨非相干叠加不可分辨瑞利判据:对于两个等光强的非相干物点,如果其一个象斑的中心恰好落在另一象斑的边缘(第一暗纹处),则此两物点被认为是刚刚可以分辨。(经透镜）物(物点集合)象(象斑集合）物点象斑13计算表明：两衍射斑中心之间重叠区的最小光强是最大光强的80％为恰可分辩。14100%80%刚好能分辨时，S1、S2两点间的距离是光学仪器的可分辨的最小距离x，,R是最小分辨角。理论证明：分辨率（分辨本领）：最小分辨距离