最新09Diffr2-11.12online教学讲义PPT.ppt

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1、09Diffr2-11.12online§5-§7光的衍射一.衍射现象、原理及分类二.单缝衍射三.圆孔衍射四.衍射光栅本节重点：单缝、光栅衍射条纹位置、级次的计算二.单缝衍射三.圆孔衍射四.衍射光栅一个物衍射条纹的中央亮纹中心与另一物的第一暗纹位置重合时，恰能分辨两物。恰能分辨分辨本领为最小分辨角的倒数最小分辨角瑞利判据RaylieghcriterionS1S2P衍射角衍射图象不变！P每开一缝，衍射条纹重合，光强加大。V4.0-装置相邻两缝的光线到达P点的光程差为PO(a+b)sinab(1)

2、光栅常数(a+b)相位差为(2)光栅衍射为N个单缝衍射图案再相干叠加的结果。四.衍射光栅=(a+b)sinN12AO1.光栅：N个单缝规则排列P点是N个同方向、同频率、同振幅、相位依次差的谐振动光矢量的叠加。用振幅矢量法分析:(1)明纹(主极大)k=1,2,3,….光栅方程2.衍射光强分布及图样PO(a+b)sinabN12A合O结论:对于N条缝的光栅,产生暗纹的条件是其中m=1,2,3,...,(N–1),(N+1),...即在两个主极大之间共有(N–1)条暗纹(极小)

3、/34/3(2)暗纹设(以光栅缝数N=6为例)5/3m=1m=2m=3m=4m=5NN=2m(mNk)(3)次级明条纹两个暗纹间若不是主极大,则为次级明纹,因此,相邻主极大之间共有N–2条次级明纹.问题:单缝衍射的结果如何影响光栅条纹?例5.两种波长的平行光正入射光栅，1=600nm，2=400nm。f=50cm.在距中央明纹5cm处，1光的第k级和2光的(k+1)级主极大重合。求：k=?,(a+b)=?解：5cm3f单缝衍射中央明纹范围:满足asin1=±(a+b)sin1=

4、kx此处光栅条纹级次___为什么?(4)单缝中央明纹内条纹（主极大）数SABE屏fOx1kx是整数kx不是整数数目例:级次级次：0，1，2，3，40+1+2+3+4-4-3-2-1例:I单0-2-1120+3+4-4-3-1+1+2-2解:SABE屏fOx(1)中央明纹的半角宽度线宽度1角宽度(2)光栅常数(a+b)中央明纹内:=1光栅方程(a+b)sin=kk'=2.5可见0,1,2,共5条I单0-2-1120+3+4-4-3-1+1+2-2例6.一光栅每厘米200条

5、透光缝,a=20um.f=1.0m。以=600nm垂直照射(1)以透光缝a的单缝衍射,中央明纹的角宽,线宽?(2)该宽度内有几个光栅衍射主极大?(5)缺级当满足asin=±k'(单缝衍射暗纹条件)同时(a+b)sin=k(光栅主极大)此时有即则这个主极大不亮,称为缺级。sin0I单I0单-2-112(a/)单缝衍射光强曲线IN2I0单048-4-8sin(d/)单缝衍射轮廓线光栅衍射光强曲线sinN204-8-48(d/)多光束干涉光强曲线V4.0-理解,图样思考：1.缺级决定

6、于什么因素？2.如果第几级缺？3.有不缺级的光栅吗？I单sin0-2-112(a/)0+3+4-4-3-1+1+2-2第一次缺级(2k-1)条缺级时单缝中央明纹内条纹数I单0-2-1120+3+4-4-3-1+1+2-2SABE屏fOx1中央明纹内:单缝衍射一级暗纹asin1=解.光栅方程(a+b)sin=kk=3单缝衍射中央明纹区域内有0,1,2,共5条例7.单色平行光垂直照射光栅.光栅常数与透光缝宽a之比为3.则对应单缝衍射中央明纹区域内有几个光栅衍射主极大?第一次缺级没有没有

7、(6)可观察到的主极大的最高级次:结果取整全部条纹数：(2kmax+1)条减去缺级(7)斜入射相邻光束的光程差不仅发生在光栅之后还发生在光栅前iiCABD(a)入射和衍射光线在法线两侧：光栅衍射主极大条件为k=0,±1,±2,±3,….iiCABD(b)入射和衍射光线在法线同侧：解:(1)光栅常数(a+b)例8.一光栅每厘米刻痕500条,观察钠光谱线(=589.3nm)问(1)垂直照射可以看到几级谱线?共几条?(2)平行光以30º角入射可以看到几级谱线,共几条?可见k最大为3,即能看到3级以内,

8、共7条.(2)设光线从法线下方斜入射光栅方程(a+b)sin=k对于上方,对于下方,结果说明向上最大可见+1级,向下最大-5级.共几条?答:共7条!iiCABDiiCABD(1)由光栅方程(a+b)sin=k,k=1,2,3,….或可知不同波长(颜色)的光,主极大的位置不同,即复色光的明条纹有色散,形成光谱.k=0k=1k=2k=3重叠区色散率与级次k的关系3.光栅光谱例9.一光栅每厘米刻痕4000条,用白光垂直照射可以产