大学物理（下）22光的衍射课件.ppt

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1、第十九章光的衍射§19.2光栅的衍射、x射线的衍射§19.2.1光栅§19.2.2光栅衍射明条纹的分布及其特点§19.2.3X射线晶体衍射小结返回§19.2光栅的衍射、x射线的衍射明暗边界不清，不利于测量这就是最简单的光栅。双缝干涉的条纹光强的特点：实验表明：当遮光屏上多开几条缝时，明条纹变得又细又亮。§19.2光栅的衍射、x射线的衍射广义：任何能够在空间周期性地分割光波阵面的装置都是衍射光栅。如筛子、编的席子、扇子骨、眼睫毛……最简单：一组平行等宽等间隔的狭缝。d称为光栅常数若100mm宽的光栅总刻痕数数量级为：10-6

2、-10-5m§19.2.1光栅光栅衍射条纹是怎样形成的？（定性分析）每缝都会产生单缝衍射，且各单缝衍射条纹都重合叠加，衍射条纹形状不变，光强增强。每个缝都看成一个光源，各个缝之间又要发生干涉。结论：光栅衍射是单缝衍射和多缝干涉综和作用的结果！返回1、多缝干涉光栅方程满足光栅方程的明条纹称主极大明纹（假设各缝在各方向衍射光强都相同）d§19.2.2光栅衍射明条纹的分布及其特点P点总光强:光栅的干涉明条纹的强度是一条缝发出光强的N2倍一条缝在P点产生的光振动的振幅为A0，光强为I0；N条缝在P点产生的光振动的振幅为A，光强为I

3、.条纹亮主极大明纹的亮度：若光栅有N个缝，在相邻主极大间应有N-1条暗纹，有N-2个次极大暗条纹满足的方程：多缝干涉条纹的光强分布曲线：有N-2个次极大（4缝为例）暗纹：中央明纹角宽度：∵N很大，∴很小条纹细相邻两明纹间距：根据光栅方程：∵d很小，∴很大条纹间距大多光束干涉的结果是:在几乎黑暗的背景上出现了一系列又亮又细且间距大的明条纹（且亮度相等）没考虑每个缝的光的衍射效应！2、光栅的衍射的缺级现象实际上，光栅衍射主极大的强度要服从单缝衍射的光强分布的规律。以上光栅衍射主极大的强度分布曲线并未考虑各缝自身的衍射效应，即认

4、为其光振幅的大小与方向无关。——是为缺级将此现象称为单缝衍射对光栅衍射主极大的调制。特殊地，在某一应出现光栅衍射主极大的方向上，若恰好又是单缝衍射极小的方向，则该主极大不能出现。单缝衍射对光栅主极大的调制光栅缺极当某一衍射角同时满足：光栅衍射主极大单缝衍射极小两式相除例如：时，缺级缺级条件3、光栅衍射光谱光栅方程：当k一定时，主极大的角位置与有关可见光比较棱镜光谱特点②光栅光谱小小，有多级光谱；棱镜光谱小大，只有一级。光谱学小知识：①连续光谱（白光光谱）----由炽热的固体体发出。②线状光谱（原子光谱）----

5、由原子发出，例如：氢原子光谱③带状光谱（分子光谱）----由分子发出特点①光栅光谱为匀排光谱棱镜光谱为非匀排光谱返回例1:波长为500nm的单色光垂直入射每厘米5000条缝的光栅，且d=2a，求：最多能看到几条亮纹。解：考虑缺级：可看到的亮纹：可看到的亮纹：共5条为缺级自然光垂直入射每毫米400条缝的光栅问：可产生几级完整的光谱？例2：解：400线/mm设第k级光谱与k+1级光谱重叠从2级开始重叠当发生重叠可产生1级完整的光谱返回1885年伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称Ｘ射线．劳厄斑点铅板单晶片

6、照像底片单晶片的衍射1912年劳厄实验X射线冷却水<§19.2.3X射线晶体衍射布拉格反射入射波散射波1913年英国布拉格父子提出了一种解释Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖．掠射角晶格常数相邻两个晶面反射的两X射线干涉加强的条件布拉格公式用途测量射线的波长研究X射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能.例如对大分子DNA晶体的成千张的X射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的双螺旋结构.DNA晶体的X衍射照片DNA分子的双螺旋结构布拉格公式返回小结：一、光栅衍射0-2-1

7、12048-4-8光栅衍射光强曲线单缝衍射轮廓线048-4-8在相邻主极大间有N-1条暗纹，N-2个次极大缺级：返回