大学物理光衍射2.pptx

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,*,*,*,光的衍射,1、衍射现象,2、单缝夫琅禾费衍射,3、光学仪器分辨本事,4、衍射光栅,5、光栅光谱,6、伦琴射线衍射,作者：张殿凤,1,1/38,1、衍射现象,一、衍射现象：,夫琅禾费圆空衍射,2,2/38,二、惠更斯菲涅耳原理,p,r,波振面,振幅正比ds,反比于r,与 相关,时，振幅为零,振动位相仅决定于r,三、菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射,夫琅禾费圆屏衍射,3,3/38,2、单缝夫琅禾费衍射,一、试验装置,I,二、明暗条纹条件,振幅矢量法,4,4/38,0,I,a,5,5/38,I,a,6,6/38,O,点,A,暗纹,明纹,讨论,a一定：,一定：,a,a,k=1,2,3,7,7/38,三、菲涅耳波带法,暗,明,中央亮区,单缝衍射,a,准确计算给出明条纹,中心对应衍射角满足：,8,8/38,小孔衍射,由里向外,假定,p,b,a,9,9/38,奇数个波带,偶数个波带,k很大,b很大,亮,暗,a不变,b改变;k 发生奇偶改变,p点亮暗改变,a,很大，b小：此时为几何光学,10,10/38,例:已知、,求、透镜焦距,中央明纹宽度,解、,x,D,o,p,k=3,11,11/38,1、单缝向上平移,衍射条纹怎样改变?,2、用波带分割法说明单缝衍射条纹两侧为何强度下降?,3、杨氏双缝试验是否有单缝衍射现象?,12,12/38,3、光学仪器分辨本事,d,人眼,最小分辨角,分辨角倒数称系统分辨率,13,13/38,d,合成光强谷、峰之比约为0.8,14,14/38,例：在通常亮度下，人眼瞳孔直经为3毫米，问人眼最小,分辨角是多大？假如沙窗上两根细丝之间距离为2毫米，,人离开沙窗多远恰能分辨清楚？,解、黄绿光,s,L,15,15/38,4、衍射光栅,一、光栅：,光栅常数,a为缝宽，b为缝间距,二、光栅衍射特点,衍射图样由各狭缝衍射和诸狭缝,来光之间相互干涉所决定。,光栅方程,决定明纹位置,16,16/38,I,d,17,17/38,衍射光强,是单个狭缝在衍射图样中心处产生光强,单缝衍射因数,缝间干涉因数,18,18/38,1、,主极大,衍射光栅明纹,设第一个因子不为零，考虑第二个因子,当,则,洛比达法则求其极限为N,主极大光强是单缝衍射光强 倍,将,代入,主极大位置由光栅方程给出,19,19/38,2、,极小,衍射光栅暗纹,所以两个主极大之间有N-1个极小，,暗纹,，N-2个次极大。,N=7，6个极小，5个次极大,20,20/38,3、,缺级,第一个因子为零，第二个因子不为零，亮纹消失。,整数,单缝衍射,双缝干涉,21,21/38,缺级,22,22/38,4、,讨论,a,b,一定：,光栅光谱,c,一定,一定,m,值是有限,光栅是研究原子结构，光谱分析不可缺乏工具。,一定：,23,23/38,三、光栅制作：,夫琅禾费 1819,罗兰 1882,刻划光栅,每英寸43000条,24,24/38,例、波长为500nm和520nm两种单色光同时入射在光栅常数,为0.002cm,绕射光栅上。紧靠光栅用焦距为2m透镜,把光线会聚在屏幕上。,求、这两种单色光第一级谱线和第三级谱线之间距离。,解、,f,25,25/38,例、用每毫米有500条栅纹绕射光栅观察钠光谱线,问：1、光线垂直入射；2、光线以30度角入射时，,最多能看到第几级条纹？,解：1、,最多条纹数由,决定,2、,f,A,B,C,26,26/38,3、若在第3级谱线处恰能分辨出纳双线,光栅必须有多少,条缝(钠双线,589.0nm和589.6nm,组成),解:,这个要求不高,27,27/38,f,A,B,C,A,B,C,D,28,28/38,5、光栅光谱,光栅方程,复色光入射,因为各成份色光波长不一样,除中央零级条纹外,各成份色光其它同级明条纹将在不一样衍射角出现,同级,不一样艳色明纹将按波长次序排列成,光栅光谱,既为光,栅分光作用.,波长很靠近两条谱线是否一定能在光栅光谱中分辨出来?,29,29/38,表示波长相近两条谱线角间隔(主极大之间角距离),谱线本身半角宽(某一主极大中心到相邻一级极小角距离),30,30/38,表示波长相近两条谱线角间隔(主极大之间角距离),谱线本身半角宽(某一主极大中心到相邻一级极小角距离)I,31,31/38,微分,波长差为 两条第,m,级谱线角距离,谱线半角宽度,恰能分辩时,光栅分辩本事,m为级数,N为总缝数,32,32/38,6、伦琴射线衍射,序言：光栅是高分辨本事光学元件，每毫米有1200条刻痕,光栅，总宽度为5cm,在由它产生第一级光谱中，对于,600nm红光，它能分辨出1nm波长。假如用棱镜达,到一样精度，棱镜底边需半米宽，制造是困难。,光栅测波长比用单缝，双缝优越得多。,对于短波0.01-10nm电磁波，它已无法发挥作用,。,一、x射线取得及用处：,伦琴：德国维尔茨堡大学校长兼物理所所长。,1895,11,8日黄昏。氰化钡鉑纸片作荧光屏。,穿透性强，使摄影底片感光不能用磁场使它偏转，,19获诺贝尔物理学奖。,后测出其波长。,33,33/38,X射线管,氰化钡铂,热阴极,阳极,+,高电压,A,K,34,34/38,二、x射线波长测定原理：,劳埃 19,布喇格父子,X射线照射晶格，晶格,作受迫振动，向各个方向,散射。在反射方向最强，,视为镜面反射。,布喇格公式,d,A,B,C,35,35/38,p,铅板,感光胶片,晶片,X射线管,热阴极,阳极,高电压,A,K,+,-,三、试验装置与方法,36,36/38,a,d一定，m=1,随 改变，这方面工作发展了伦琴射线,光谱分析，研究原子结构极为主要。,b,一定，,m=1,d,随 改变，这一研究工作发展为伦琴射线,晶体结构分析。,37,37/38,以波长为1.10 伦琴射线照射晶面，时取得 第一级极大反射光，求d=?,例：,以待测伦琴射线照射晶面，测得第一级极大反射光相,应入射角为 ，求波长。,解,：,38,38/38,