1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四讲：圆孔衍射、衍射光栅,本次课主要内容：,17-8 圆孔衍射、光学仪器分辨率,17-9 衍射光栅,17-10 X射线衍射,第1页,第1页,17-8 圆孔衍射 光学仪器分辨率,光源,障碍物,接受屏,一、试验装置及现象,第2页,第2页,1、,中央亮斑集中了衍射光能量83.5%，该亮斑为爱里斑。在爱里斑外是明、暗交替环形衍射图样。,二、条纹特点及计算,2、,第一暗环相应衍射角,0,称为爱里斑半角宽度。,3、,理论计算得,：,式中D为圆孔直径。,第3页,第3页,瑞利判据,：假如一个点光源衍射图象中央最亮处刚好与
2、另一个点光源衍射图象第一个最暗环相重叠时，这两个点光源正好能被这一光学仪器所分辨。,三、光学仪器分辨本事,1、点光源通过透镜成像时，由于光波动性，像点,事实上是一个爱里斑。,2、两个发光点在光屏上成像时，各自爱里斑会有,部分重叠。,3、若两个爱里斑中心很远，能够当作是两个像点，,若两个爱里斑中心很近，则只能当作是一个像点。,第4页,第4页,能,分,辨,图示判据原则,不,能,分,辨,分辨极限,第5页,第5页,s,1,s,2,1,0,D,*,*,在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张角,度，称为最小分辨角,0。,最小分辨角等于爱里斑半角宽度,。,第6页,第6页,圆孔衍射第一级极小值由下式给出：,最小
3、分辨角为,：,最小分辨角倒数 称为光学仪器分辨率,第7页,第7页,17-9 光栅衍射,一、单缝衍射特点,二、光栅,衍射角,缝宽 a,挡光部分 b,光栅常数 a+b,衍射角,第8页,第8页,三、光栅衍射,光栅衍射条纹是衍射和干涉总效果。,x,f,0,屏,a,b,a,b,+,(,),a,b,sin,+,第9页,第9页,相邻,狭缝衍射角,方向上衍射光光程差,(a+b)sin,=k,（a+b）sin,当相邻缝衍射光光程差满足相长干涉条件,即：,光屏上相应点为一明纹，称为光栅主极大位置,（光栅方程）,第10页,第10页,缝数,N=4,时光栅衍射光强分布图,k=1,k=2,k=0,k=4,k=5,k=-1
4、k=-2,k=-4,k=-5,k=3,k=-3,k=6,k=-6,四、光栅衍射光强分布,第11页,第11页,光栅衍射光强分布合成,第12页,第12页,五、缺级,a,sin,=,k,k=0,1,2,缺极时衍射角应同时满足：,(,a+b),sin,=,k,k=0,1,2,即,：,k=,(a+b)/a,k,k,就是所缺级次,缺级：由于单缝衍射影响，光屏上应当出现干涉主极大地方，不再出现了现象，称为缺级。,第13页,第13页,k=1,k=2,k=0,k=4,k=5,k=-1,k=-2,k=-4,k=-5,k=3,k=-3,k=6,若：,缺级,k=-6,缺级：,k,=,3,6,9,.,缺级,光栅衍射,
5、第三级极,大值位置,单缝衍射,第一级极,小值位置,第14页,第14页,六、斜入射光栅衍射,(a+b)(sin,sin,0,)=k,k=0,1,2,3 ,第15页,第15页,x,f,0,屏,假如有几种单色光同时投射在光栅上，在屏上将出现光栅光谱。,复色光,七、光栅光谱,第16页,第16页,白光投射在光栅上，在屏上除零级主极大明条纹由各种波长混合仍为白光外，其两侧将形成由紫到红对称排列彩色光带，即光栅光谱。,第17页,第17页,例、,波长为6000单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在,sin,2,=0.2处，第4级为第一个缺级。求,(1)光栅上相邻两缝距离是多少？,(2)狭缝也许最小宽度是多
6、少？,(3)按上述选定,a,、,b,值，事实上能观测到 所有明纹数是多少？,第18页,第18页,在-90,0,sin,90,0,范围内可观测到明纹级数为,k,=0,1,2,3,5,6,7,9,共15条明纹,解,:,(1),第19页,第19页,例、一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长,1,=4400,2,=6600试验发觉，两种波长谱线(不计中央明纹)第二重叠于衍射角,=60,0,方向上，求此光栅光栅常数,d,。,解：,第二次重叠,k,1,=6,k,2,=4,第20页,第20页,1-X射线衍射,1895,年伦琴发觉,X,射线。,X,射线是波长很短电磁波：,0.001,0.01nm,。,阳极,（对阴极）,阴极,X,射线管,10,4,10,5,V,+,第21页,第21页,一、X,射线衍射-劳厄试验,铅板,单晶片,照相底片,单晶片衍射,劳厄斑点,第22页,第22页,d晶格常数(晶面间距),是,掠射角,光程差,:,二、布喇格方程,A,O,.,.,.,C,.,B,d,干涉相长条件（布喇格公式）：,第23页,第23页,本次课完,第24页,第24页,
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