小学教育光衍射

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1、l衍射：波偏离直线传播的现象16-1 光的衍射 惠更斯-菲涅耳原理一.光的衍射现象第1页/共41页二.分类(1)菲涅耳衍射:衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远时的衍射。光源接收屏接收屏衍射屏第2页/共41页(2)夫朗和费衍射：衍射屏离光源和衍射屏离光源和接收屏的距离均接收屏的距离均为无限远时的衍为无限远时的衍射射。三.惠更斯菲涅耳原理 波在传播时，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，产生相干叠加。第3页/共41页一.实验装置16-2 单缝夫朗和费衍射第4页/共41页二.衍射图像的分布规律 -菲涅耳波带法2222第5页/共41页(1)BC=asin=2(l/2)-2个波带A0

2、和0B波带上对应点发出的子波到达P点时的位相差为，相互干涉抵消-P点为暗纹(2)BC=asin=3(l/2)-3个波带有一个波带未被抵消-P点为明纹第6页/共41页(3)BC=asin=n(l/2)-n个波带 n为偶数：成对干涉抵消-暗纹 n为奇数：剩一个波带未被抵消-明纹-明纹-暗纹第7页/共41页(4)asin 不等于l/2的整数倍时,光强介于最明与最暗之间半角宽a.中央明纹：两第一级暗纹中心间的明纹,其位置由透镜决定.线宽度暗纹第8页/共41页b.条纹间距:c.l变化则衍射位置变化；l一定时，a越小，衍射作用越明显相邻明(暗)纹的间距是中央亮纹宽度的一半第9页/共41页d.中央明区最亮，

3、随级数增大，亮度迅速减小-明纹第10页/共41页例1在单缝衍射实验中，透镜焦距为 0.5m，入射光波长=500.0nm，缝宽a=0.1mm。求(1)中央明纹宽度;(2)第一级明纹宽度。解：(1)中央明纹宽度第11页/共41页(2)第一级明纹宽度为第一级暗纹和第二级暗纹间的距离暗纹第12页/共41页 16-4 光栅衍射一.光栅 由许多等宽等间距的狭缝构成类型：透射光栅，反射光栅透射光栅反射光栅第13页/共41页-光栅常数-相邻两缝光线的光程差第14页/共41页 二.光栅衍射 光栅的衍射条纹是光栅的衍射条纹是衍射和和干涉的总效果的总效果1.光栅的多缝干涉相邻两缝光束间的相位差为第15页/共41页设

4、光栅有N条缝此时合振幅最大-光栅方程-出现明纹(主明纹)第16页/共41页-出现暗纹此时围成m个正多边 形，合振幅为零第17页/共41页每两个相邻主明纹之间有N-1条暗纹和N-2条次明纹极小:1次明纹:0N=2极小:3次明纹:2N=4极小:5次明纹:4N=6光栅条数越多,暗区越宽,明纹越窄第18页/共41页衍射图样的强度分布特征 1.出现一些强度最大值和最小值，较强的亮线为主极大，较弱的亮线为次极大。2.主极大位置与缝数无关，但宽度随N的增大而减小，强度正比于N2。3.相邻主极大之间有N-1条暗纹和N-2条次极大。4.强度分布中保留了单缝衍射的因子，即曲线的包迹与单缝衍射强度曲线形状一样。第1

5、9页/共41页2.单缝衍射对多缝干涉的影响若在某一衍射角下同时满足多缝干涉极大单缝衍射极小-缺级级数各主极大受单缝衍射的调制，某些位置出现缺级第20页/共41页单缝衍射多缝干涉光栅衍射第21页/共41页三.平行光斜入射相邻两缝光线的光程差斜入射时的光栅方程为同侧取“+”异侧取“-”第22页/共41页四.光栅光谱复色光入射时，除中央明纹外，不同波长的同级明纹以不同的衍射角出现-光栅光谱一级光谱二级光谱三级光谱第23页/共41页例2双缝缝距d=0.40mm,两缝宽度都是a=0.08mm，用波长=4800A的平行光垂直照射双缝,在双缝后放一焦距f=2.0m的透镜,求:(1)在透镜焦平面处的屏上，双缝

6、干涉条纹的间距x;(2)在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目解：(1)对双缝干涉第 k 级明纹有第24页/共41页第 k 级明纹在屏上的位置第25页/共41页即在单缝衍射中央明纹范围内，只有级明纹出现所以双缝干涉明纹的数目(2)中央亮纹的宽度:m第26页/共41页例3一平面透射光栅，在1mm内刻有500条纹。现用=0.5910-3mm钠光谱观察。求(1)光线垂直入射时,最多能看到第几级光谱？(2)光线以300角入射时，最多能看到哪几条光谱?解:(1)光栅常数为第27页/共41页当时，k 最大取整，即垂直入射时，最多能看到第三级光谱(2)入射线与衍射线同侧时第28页/共41页取整，最多能看

7、到第一级光谱入射线与衍射线异侧时取整，只能看到第五级光谱即共可看到1,0,-1,-2,-3,-4,-5七条光谱第29页/共41页例4波长为7000A的单色光，垂直入射在平面透射光栅上，光栅常数为310-4 cm，缝宽为10-4cm。求(1)最多能看到第几级光谱?(2)哪些级出现缺级现象?解:(1)时取整，即最多可看到第四级光谱第30页/共41页(2)满足时缺级又时缺级-第三级出现缺级即光屏上实际呈现级数为4-1=3，对应于明纹k=-4,-2,-1,0,1,2,4共七条第31页/共41页 一、x 射线16-5 x 射线衍射F德国物理学家伦琴1895年11月发现F12月22日伦琴为夫人的手拍下了第

8、一张 x 光照片F1901年伦琴获第一个诺贝尔物理学奖第32页/共41页阳极阴极x 射线管Fx射线由高速电子流轰击阳极而得F波长在0.1-100A的电磁波，介于紫外和 射线之间第33页/共41页X射线的性质:1.穿透本领很强.很容易穿过由氢、氧、碳、氮等组成的肌肉组织,但不容易穿透骨骼.2.能产生干涉和衍射现象.3.呈电中性.在电场磁场中沿直线传播.4.能使许多物质发荧光.第34页/共41页底片晶体铅板Fx射线衍射实验已是晶体结构研究的重要手段F1914年劳厄获诺贝尔物理学奖F1912年德国物理学家劳厄利用晶体中规则排列粒子作为三维光栅，观测到了x射线衍射图样-波动性第35页/共41页二.布拉格方程晶面晶面间距晶面间距d d掠射角布拉格父子的解释干涉加强时：-布拉格方程因利用X射线研究晶体结构，1915年布拉格父子同获诺贝尔物理学奖第36页/共41页 16-3 光学仪器的分辨率一.圆孔的夫朗和费衍射爱里斑第一级暗环衍射角满足第37页/共41页能分辨二.光学仪器分辨率爱里斑半径第38页/共41页不能分辨恰能分辨爱里斑最小分辨角第39页/共41页瑞利准则：对光学仪器来说，如果一个点光源衍射图样的中央最亮处刚好与另一个点光源衍射图样的第一个最暗处相重合，则这两个点光源恰好为该仪器所分辨。爱里斑分辨率第40页/共41页感谢您的观看。第41页/共41页