大学物理AII作业No.06光的衍射参考答案.pdf

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1、《大学物理AII》作业No.06光的衍射班级________学号________姓名_________成绩_______-------------------------------------------------------------------------------------------------------****************************本章教学要求****************************1、理解惠更斯-菲涅耳原理以及如何用该原理解释光的衍

2、射现象。2、理解夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的区别，掌握用半波带法分析夫琅禾费单缝衍射条纹的产生，能计算明暗纹位置、能大致画出单缝衍射条纹的光强分布曲线；能分析衍射条纹角宽度的影响因素。3、理解用振幅矢量叠加法求单缝衍射光强分布的原理。4、掌握圆孔夫琅禾费衍射光强分布特征，理解瑞利判据以及光的衍射对光学仪器分辨率的影响。5、理解光栅衍射形成明纹的条件，掌握用光栅方程计算主极大位置；理解光栅衍射条纹缺级条件，了解光栅光谱的形成以及光栅分辨本领的影响因素。6、理解X射线衍射的原理以及布拉格公式的意义，会用

3、它计算晶体的晶格常数或X射线的波长。-------------------------------------------------------------------------------------------------------一、填空题1、当光通过尺寸可与（波长）相比拟的碍障物（缝或孔）时，其传播方向偏离直线进入障碍物阴影区，并且光强在空间呈现（非均匀分布）的现象称为衍射。形成衍射的原因可用惠更斯-菲涅耳原理解释，即波阵面上各点都可以看成是（子波的波源），其后波场中各点波的强度由各

4、子波在该点的（相干叠加）决定。2、光源和接收屏距离障碍物有限远的衍射称为（菲涅尔衍射或近场衍射）；光源和接收屏距离障碍物无限远的衍射称为（夫琅禾费衍射）或者远场衍射。在实际操作中，远场衍射是通过（平行光）衍射来实现的，即将光源放置在一透镜的焦点上产生平行光照射障碍物，通过障碍物的衍射光再经一透镜会聚到接收屏上观察来实现。3、讨论单缝衍射光强分布时，可采用（半波带法）和（振幅矢量叠加法）两种方法，这两种方法得到的单缝衍射暗纹中心位置都是一样的，暗纹中心位置x（kf）。两相邻暗纹中心之间的距离定

5、义为（明纹）宽度，单缝衍射中央明a2纹的角宽度（），线宽度x（2f）。中央明纹宽度是其它各级明aa纹宽度的（2）倍。4、无论是单缝衍射还是圆孔衍射，都满足衍射反比定律，即衍射条纹宽度与（入射光波长）成正比，与（缝宽）反比。5、根据圆孔衍射和（瑞利）判据，可得光学仪器的分辨本领为（1D），1.22因此提高光学仪器分辨率的途径为（减小入射光波长和增大透镜的直径）。6、光栅仪器的参数主要包括光栅常数d，单缝宽度a和总缝数N。其中光栅常dsink数d决定衍射主极大的位置，主极大

6、的位置满足光栅方程（）；两个主极大之间还有若干次极大和极小值，其数量由总缝数N决定，次极大数目为（N1），相邻两个次极大之间由（N2）极小值隔开。缝数N越大，衍射条纹越（细窄明亮），相应的光栅分辨本领越（越高）。单缝宽度a会对（主极大d的亮度进行）调制，当满足（kk'）时主极大不会出现，称之为缺级。a7、单缝夫琅禾费衍射实验中，屏上第三级暗条纹所对应的单缝处波面可划分为（6）个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是（一级明）纹。8、在单缝夫琅禾费衍射装置中，设中央明纹的衍射角范39

7、、围很小。若使单缝宽度a变为原来的，同时使入射的单色光的波长变为2原来的3/4，则屏幕上单缝衍射条纹中央明纹的宽度x将变为原来的（1/2）。10、在单缝夫琅禾费衍射的观测中，单缝垂直于光轴的方向上下移动时，衍射图样（不产生）变化；光源在垂直于光轴的方向上下移动时，衍射图样（不产生）变化；透镜在垂直于光轴的方向上下移动时，衍射图样（产生）变化。（以上选填：产生或不产生）11、在双缝衍射实验中，若保持双缝S1和S2的中心之间的距离为d不变，而把两条缝的宽度a略为加宽，则单缝衍射的中央主极大变（窄）

8、，其中所包含的干涉条纹数目变（少）。12、一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现5条明纹。若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第（1）级和第（3）级谱线。13、一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是（红）光。用平行的白光垂直入射在平面透射光栅上时，它产生的不与另一级光谱重叠的完整的可见光光谱是第（1）级光谱。（可见光的波长范围是400nm－700nm）14、对于X射线衍射，可认为X射线照射晶体时，晶体中