光栅衍射.pptx

12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学衍射角衍射角光栅常数光栅常数d 光栅衍射实验装置光栅衍射实验装置12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学光栅常数光栅常数：衍射角衍射角干涉主极大（明纹中心）干涉主极大（明纹中心）相邻两缝间的光程差：相邻两缝间的光程差：二二、光栅衍射条纹的形成、光栅衍射条纹的形成 光栅的衍射条纹是单光栅的衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉的总缝衍射和多光束干涉的总效果效果.12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学 光栅中狭缝条数越多，明纹越亮越窄光栅中狭缝条数越多，明纹越亮越窄.1条缝条缝2条缝条缝3条缝条缝5条缝条缝6条缝条缝20条缝条缝亮纹的光强亮纹的光强：单缝光强）：单缝光强）（：狭缝数，（：狭缝数，12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学讨讨 论论 光强分布光强分布中央明纹中央明纹第一级第一级主明纹主明纹第二级第二级主明纹主明纹 理论计算表明，在两相邻理论计算表明，在两相邻主主明纹间有明纹间有 N-1 条条暗暗纹纹和和 N-2 条条次次明纹明纹，因为次明纹的光强远小于主明纹，因为次明纹的光强远小于主明纹，所以暗纹和次明纹连成一片形成暗区所以暗纹和次明纹连成一片形成暗区.12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学一定，一定，减少，减少，增大增大一定，一定，增大，增大，增大增大光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远入射光波长越大，明纹间相隔越远入射光波长越大，明纹间相隔越远 条纹条纹最高最高级数级数讨讨 论论12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹明纹明纹）单缝衍射单缝衍射 单缝衍射对光栅衍射的影响单缝衍射对光栅衍射的影响（缺级现象）缺级现象）缺级现象）缺级现象）多缝干涉极大多缝干涉极大12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学单单缝衍射缝衍射多多缝干涉缝干涉光光栅栅衍射衍射12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学（缺级缺级）出现出现出现出现缺级缺级缺级缺级例：例：假如假如同时同时满足满足0单缝衍射对单缝衍射对光强的调制光强的调制12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学缺缺缺缺缺缺缺缺 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7012-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学（1）1条条;（2）3条条;（3）4条条;（4）5条条 例例 双缝的缝宽为双缝的缝宽为b b，缝间距为缝间距为2 2b b（缝的中心缝的中心点的间隔），则单缝中央衍射包络线内明条纹有点的间隔），则单缝中央衍射包络线内明条纹有0单缝中央衍单缝中央衍射包络线射包络线k=112-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学 例：例：一单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中一单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现共出现 5 条明纹，若已知此光栅缝宽度与不透明部条明纹，若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么中央明纹一侧的两明纹分别是第分宽度相等，那么中央明纹一侧的两明纹分别是第 级和第级和第 级谱线。级谱线。1312-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学解解（1）（2）条条 例例 用氦氖激光器发出的用氦氖激光器发出的 的红光，的红光，垂直入射到一平面透射光栅上，测得第一级明纹出现垂直入射到一平面透射光栅上，测得第一级明纹出现在在 的方向上，试求（的方向上，试求（1）这一平面透射光栅）这一平面透射光栅的光栅常数的光栅常数d,这意味着该光栅在这意味着该光栅在 1cm 内有多少条狭内有多少条狭缝？（缝？（2）最多能看到第几级衍射明纹？）最多能看到第几级衍射明纹？只能看到只能看到第一级第一级衍射明纹衍射明纹12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学 例例 波长为波长为 600600nm的单色光垂直入射到一光栅上，的单色光垂直入射到一光栅上，侧得第二级主极大的衍射角为侧得第二级主极大的衍射角为3030o，且第三级是缺级。且第三级是缺级。（1）光栅常数（光栅常数（a+b）等于多少？等于多少？解：解：（2）透光缝可能的最小宽度透光缝可能的最小宽度 a 等于多大？等于多大？当当 时时透光缝可能的最小宽度透光缝可能的最小宽度 a=0.800 um=800 nm12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学（3）求屏幕上可能呈现的全部主级大的级次求屏幕上可能呈现的全部主级大的级次实际可见主级大的级次为实际可见主级大的级次为实际可见亮条纹数共实际可见亮条纹数共 5 条。条。12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学入射光为入射光为白光白光时，时，不同，不同，不同，按波长分开形成不同，按波长分开形成光谱光谱.一级光谱一级光谱二级光谱二级光谱三级光谱三级光谱三三、衍射光谱、衍射光谱12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学例如例如二级光谱重叠部分光谱范围二级光谱重叠部分光谱范围二级光谱重叠部分二级光谱重叠部分:一一级光谱级光谱二二级光谱级光谱三三级光谱级光谱12-9 12-9 光栅衍射光栅衍射第十二章第十二章 波动光学波动光学连续光谱：炽热物体光谱连续光谱：炽热物体光谱线状光谱：钠盐、分立明线线状光谱：钠盐、分立明线带状光谱：分子光谱带状光谱：分子光谱衍射光谱分类衍射光谱分类光谱分析光谱分析由于不同元素（由于不同元素（或化合物或化合物）各有自己特定的各有自己特定的光谱，所以由谱线的成份光谱，所以由谱线的成份，可分析出发光物质所含可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量素的含量