理科物理光学8教学提纲.ppt

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1、理科物理光学8光栅的衍射图样3条缝5条缝20条缝23-5光栅2012-12-202刘庆国-衍射广义的光栅：任何能够等间隔地分割光波阵面的装置都是光栅。例如：沙网、编的席子、扇子、眼睫毛……最简单最常用：一组平行等宽等间隔的狭缝100mm宽的光栅总刻痕数光栅常数a透光部分的宽度b不透光部分的宽度23-5-1光栅的衍射2012-12-203刘庆国-衍射(1)、O点至N个点光源的光程相同，位相相同，相互加强形成明条纹，为中央(0级)主极大。单色平行光垂直入射，透射光形成N个点光源，满足相干条件，且初位相相同。(

2、2)、P点，相邻两点光源的光程差多光束干涉加强，形成明条纹，称为k级主极大，对称分布在中央明条纹的两侧。23-5-1光栅的衍射2012-12-204刘庆国-衍射(3)、主极大光强一条缝在P点产生的光振动的振幅一条缝在P点产生的光强N条缝在P点产生的光振动的振幅P点的光强光栅的干涉条纹比一条缝发出的光强大很多倍(4)、极小的位置整个光栅可分成两个半波带，在P点叠加相消，形成一条暗条纹。23-5-1光栅的衍射2012-12-205刘庆国-衍射(5)、次极大的位置分析在0级主极大和1级主极大之间有几个极小?0级

3、主极大1级主极大2个半波带、极小4个半波带、极小2(N-1)个半波带、极小在0级主极大和1级主极大之间有N-1个极小，N-2个次极大23-5-1光栅的衍射2012-12-206刘庆国-衍射(6)、光栅衍射条纹的特点：次极大一般也很弱，当N很大时，次极大看不见；在黑暗的背景上只呈现又细又亮的主极大明条纹。N=8的情况：7个极小，6个次极大0级主极大1级主极大背景N-1个极小N-2个次极大23-5-1光栅的衍射2012-12-207刘庆国-衍射(7)、明条纹的半角宽度N越大、中央条纹越细(锐)当N很大时一级极

4、大的角位置23-5-1光栅的衍射2012-12-208刘庆国-衍射光栅衍射主极大的强度要受单缝衍射的影响；单缝衍射光强不为0的方向上，光栅的衍射主极大才能出现；单缝衍射强度为0的方向上，即使满足光栅衍射主极大条件，也无主极大。即光栅衍射主极大，受到单缝衍射的调制。实际上，由于单缝的衍射作用，在不同方向上是不同的。以上光栅衍射主极大的强度分布曲线是在各缝在各方向衍射光强都一样的条件下得出的。即的大小与方向无关。23-5-2光栅衍射的缺级现象2012-12-209刘庆国-衍射光栅23-5-2光栅衍射的缺级现象

5、2012-12-2010刘庆国-衍射当某一衍射角φ同时满足：光栅衍射主极大单缝衍射极小在应该出现光栅衍射主极大的方向上，由于单缝衍射极小，主极大不会出现，称为光栅衍射的缺级现象。例如：时，缺级时，缺级演示21-5光栅衍射.mpg两式相除23-5-2光栅衍射的缺级现象2012-12-2011刘庆国-衍射23-5-3光栅衍光谱光栅方程：当k一定时，主极大的角位置与λ有关可见光②λ小φ小，有多级光谱①匀排光谱光谱特点：2012-12-2012刘庆国-衍射比较棱镜光谱23-5-3光栅衍光谱②λ小φ大，只有一级①棱

6、镜光谱为非匀排光谱光谱特点：2012-12-2013刘庆国-衍射光谱学小知识①连续光谱(白光光谱)----由炽热的物体发出，例如：太阳光谱②线状光谱(原子光谱)----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23-5-3光栅衍光谱2012-12-2014刘庆国-衍射23-6x射线的衍射1895年伦琴发现x射线，1906年获首届诺贝尔物理奖2012-12-2015刘庆国-衍射x射线真空管中：K热阴极，电流加热，发射电子A阳极(对阴极)，材料：钼、铜、钨AK之间加高电压使电子加速到

7、很高的能量，轰击阳极，阳极内层电子被激发。被激发的内层电子从激发态跃迁至基态时，释放能量，发出x射线。(1)、x射线的产生(2)、x射线的特性x射线是波长很短的电磁波，穿透能力很强，但不能穿过铅板，可以使得感光材料感光。例如：医院的x光片。23-6x射线的衍射2012-12-2016刘庆国-衍射(3)、x射线衍射实验----劳厄实验(1912年)x射线管单晶体感光底片劳厄斑点铅板23-6x射线的衍射2012-12-2017刘庆国-衍射x光相干加强的条件：布拉格公式d晶格常数---两层原子之间的距离，为同一

8、量级(4)、布喇格公式(1913年)布喇格认为：劳厄斑点是x射线在晶体晶格上的散射波干涉叠加的结果。21-4x射线的衍射2012-12-2018刘庆国-衍射伦琴射线波谱学晶体结构分析研究原子的x射线谱，进而研究原子的内层结构；研究晶体的结构，进而研究材料的性能；当代材料科学----纳米技术式中两个物理量都是微小物理量(5)、布喇格公式的应用两个物理量中，已知其一可求其二：21-4x射线的衍射2012-12-2019刘庆国-衍射