大学物理ppt教程课件§14-8衍射光栅.ppt

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1、透射光栅，反射光栅，平面光栅，凹面光栅§14-8衍射光栅一、光栅1、定义许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件.广义讲，任何具有空间周期性的衍射屏都可叫作光栅。2、种类反射光栅透射光栅3.光栅常量a是透光部分的宽度，b是不透光部分的宽度，光栅常量d=a+b，是光栅的重要参数。透光宽度不透光宽度二、双缝干涉杨氏双缝实验中，两个缝的宽度任意窄每个缝的衍射波均匀照亮屏幕，所形成的干涉条纹的强度是均匀的。实际的双缝无法满足，屏幕上条纹的强度不再是均匀的，要受到单缝衍射的调制。每条单缝都发生衍射，所以各缝的光强是单缝衍射后的光强。需要注意：两缝衍射强度分布是重合的！

2、杨氏双缝实验中，单缝的宽度为a时，屏幕上条纹的位置不发生变化，而条纹的强度强度取决于该处衍射条纹的强度。屏上的条纹强度为单缝衍射和缝间干涉的共同结果。结论：衍射角三、光栅夫琅禾费衍射的实验装置四、光栅衍射明条纹的必要条件1、考虑多光束干涉衍射角为时，相邻两缝间的光程差：由振动叠加规律知，当满足干涉相长，在方向形成明条纹。每条缝作为一个集体提供一光线进行多光束干涉.衍射角满足上面条件时出现干涉主极大此时并未没考虑单缝的衍射影响，得到的明纹强度都相等。（1）主极大可以证明：在两个相邻主极大之间有N-1个暗纹。（2）极小相邻两极小之间有一个次极大，相邻两主极大间

3、有N-2个次极大；次极大的亮度很小，实验中观察不到。（3）次极大2.单缝衍射对光栅多光束干涉结果的修正考虑单缝衍射影响后，必须对各级明纹的强度做出修正。I条纹位置不变,由多缝干涉决定，但强度受到单缝衍射的调制。3、综合考虑多缝干涉和单缝衍射I单缝衍射轮廓线光栅中狭缝条数越多，明纹越细，分得越开.五、缺级当满足时同时满足单缝衍射极小条件光栅衍射的第k级主明纹与单缝衍射k´级暗纹重合，k级主明纹不会出现，称为缺级现象。k和k´的关系为：如缺级缺级六、条纹特点满足光栅方程出现的明纹称为主极大，光栅方程是主极大的必要条件，但不是充分条件（存在缺级）。主极大位置sin=

4、0，(/d)，2(/d)，…和缝数无关亮度：单缝衍射和多缝干涉的总效果。光栅方程k=0称为中央明纹。1、明纹最高级数实际上能观察到的明条纹级数由光栅方程讨论2、主明纹在屏幕上的位置第k级明纹到中央明纹中心的距离一定，d减少，　增大．3、明纹间相距和光栅常数、入射波长的关系由光栅方程可得第k级主明纹与第k＋1级主明纹之间的角距离入射光波长一定，光栅常数越小，明纹间相隔越远。d一定，增大，　　增大．d一定，入射光波长越大，明纹间相隔越远。和在光栅法线同侧时，相邻两缝的光程差光栅公式：4、单色平行光斜入射情况ABCDP和在光栅法线异侧时，相邻两缝的光程差

5、0级1级2级-2级-1级3级-3级白光的光栅光谱入射光为白光时，不同，不同，按波长分开形成衍射光谱.5、白光入射在衍射光谱中，级数较高的谱线会发生重叠。谱线重叠满足的条件为6条纹的重叠当波长1的第k1级谱线与波长2的第k2级谱线重叠时，它们有相同的衍射角即1＝2由光栅公式例1用白光垂直照射在每厘米中有6500条刻线的平面光栅上，求第三级光谱的张角。解：白光的波长范围1=400nm，2=760nm光栅常数说明第三级红光不存在。即第三级谱线不能全部呈现在屏幕上。呈现在屏幕上部分张角为第三级能够出现的最大波长是多少？第三级谱线中出现的波长最长的谱线对应衍射角

6、，设此波长为，则有（绿光）例2已知光栅狭缝宽为1.210-6m，当波长为500nm的单色光垂直入射在光栅上，发现第四级缺级，第二级和第三级明纹的间距为1cm，求：（1）透镜的焦距f。（2）计算屏幕上可以出现的明纹最高级数。解：由比较可得当（缺级为）而第二级明纹在屏上的位置为第三级明纹在屏上的位置由光栅公式，对第二级明纹有对第三级明纹有由此可知查表知由（2）由，可求得最高明纹级次为例3以氢放电管发出的光垂直照射在某光栅上，在衍射角方向上看到和的谱线重合，求光栅常数的最小值。解：由光栅谱线重叠满足的条件例4波长600nm的单色光垂直入射到一个光栅上，测得第二主极大的

7、衍射角为30度，且第三级主极大缺级。(1)光栅常数a+b等于多少？解（1）由光栅衍射公式（2）透光缝可能的最小宽度a等于多少?由题意，光栅衍射的第三级主极大与单缝衍射的第一级暗纹重合(3)在上述情况下，求在范围内全部主极大。最大级数实际呈现的条纹