《圆孔衍射衍射光栅》PPT课件

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1、1一、圆孔衍射第一暗环所围成的中央光斑称为爱里斑爱里斑半径d对透镜光心的张角称为爱里斑的半角宽度2点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的影响，所成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑。S1S2D**爱里斑二、光学仪器的分辨率若两物点距离很近，对应的两个爱里斑可能部分重叠而不易分辨3三瑞利判据能分辨恰能分辨不能分辨中央最亮与第一最暗重合4s1s200D**在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，称为最小分辨角0，等于爱里斑的半角宽度。D为光学仪器的透光孔径最小分辨角的倒数称为光学仪器的分辨率5例1设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm，而在可见光中

2、，人眼最敏感的波长为550nm，问(1)人眼的最小分辨角有多大？(2)若物体放在距人眼25cm（明视距离）处，则两物点间距为多大时才能被分辨？6解(1)(2)7一光栅透射光栅用于透射光衍射的光栅由大量等间距、等宽度的平行狭缝所组成的光学元件。8反射光栅用于反射光衍射的光栅9abxf0屏ab+衍射角(a+b)sin——相邻两缝光线的光程差光栅常数：a+b数量级为10-5~10-6m10二、光栅的衍射规律光栅每个缝形成各自的单缝衍射图样。光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。光栅缝与缝之间形成的多缝干涉图样。1、光栅公式任意相邻两缝对应点在衍射角为方向

3、的两衍射光到达P点的光程差为(a+b)sin光栅公式光栅衍射明条纹位置满足（主明纹）(a+b)sin=kk=0,±1,±2,±3···(a+b)sin=kk=0,±1,±2,±3···单色平行光倾斜地射到光栅上相邻两缝的入射光在入射到光栅前已有光程差(a+b)sin0(a+b)(sinsin0)=kk=0,±1,±2,±3···*2、暗纹条件暗条纹是由各缝射出的衍射光因干涉相消形成的。在两个相邻主极大之间，分布着N-1条暗条纹和N-2条次级明条纹。N很大时,相邻亮纹间是一片宽广的暗区,暗区中存在一些微弱的次明纹13光栅中狭缝条数越多，明纹越细

4、越亮.(a)1条缝(f)20条缝(e)6条缝(c)3条缝(b)2条缝(d)5条缝光栅衍射是单缝衍射和缝间光线干涉两种效应的叠加，亮纹的位置决定于缝间光线干涉的结果。缝数N=4时光栅衍射的光强分布图k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-63、单缝对光强分布的影响4、缺级现象asin=k'缺极时衍射角同时满足：(a+b)sin=k即k就是所缺的级次缺级由于单缝衍射的影响，在应该出现亮纹的地方，不再出现亮纹缝间光束干涉极大条件单缝衍射极小条件16当a与b成整数比时,例如则有,显然,k’取5,10,15,••••

5、••时,k为整数,即k=8,16,24,••••••级缺级即本应出现主极大的地方,实际上看不到.17入射光为白光时，形成彩色光谱.三衍射光谱一级光谱二级光谱三级光谱18连续光谱：炽热物体光谱线状光谱：放电管中气体放电带状光谱：分子光谱衍射光谱分类19光谱分析由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成分，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素的含量.20例1波长为=590nm的平行光正入射到每毫米500条刻痕的光栅上时，屏幕上最多可以看到多少条明纹？解：光栅常数可以看到2×3+1=7条明纹21例2在上题条件下，平行光斜

6、入射i=300时，屏幕上最多可以看到哪些条明纹？解：光栅方程为max1,0sinsinL=l±=+qkkidd总共见到7条，上方5条，下方1条22注意：平行光斜入射时，总共见到7条，上方1条，下方5条光栅方程为式中入射角i为负值231895年伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称Ｘ射线.X射线冷却水<*三X射线的衍射24劳厄斑点铅板单晶片照像底片单晶片的衍射1912年劳厄实验251913年英国布拉格父子提出了一种解释Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖.布拉格反射入射波散射波26掠射角晶格常数相邻两个晶面反射的两

7、X射线干涉加强的条件布拉格公式布拉格反射入射波散射波27用途测量射线的波长研究X射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能.例如对大分子DNA晶体的成千张的X射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的双螺旋结构.布拉格公式28DNA晶体的X衍射照片DNA分子的双螺旋结构