衍射光栅、X射线的衍射

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1、大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件。衍射光栅(透射光栅)反射光栅从工作原理分(闪耀光栅)7.8衍射光栅一、光栅衍射现象机制光栅全息光栅在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕，刻过的地方不透光，未刻地方透光。通过全息照相，将激光产生的干涉条纹在干板上曝光，经显影定影制成全息光栅。1.光栅制作通常在1cm内刻有成千上万条透光狭缝，相当于多光束干涉，光栅形成的光谱线，尖锐、明亮。单缝衍射条纹光栅衍射谱线2.光栅常数透光缝宽度a不透光缝宽度b光栅常数如果1cm上刻有N条刻痕，则光栅常数：a+b数量

2、级为10-5~10-6mabxf0屏ab+衍射角(a+b)sin—相邻两缝光线的光程差III1245-1-2-4-5如果只有衍射：如果只有干涉：干涉、衍射均有之：缺级缺级-1-212-22二、光栅的衍射规律光栅每个缝形成各自的单缝衍射图样。二、光栅的衍射规律1、光栅公式光栅缝与缝之间形成的多缝干涉图样。光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的综合效果。任意相邻两缝对应点在衍射角为方向的两衍射光到达P点的光程差为(a+b)sin光栅衍射明条纹位置满足：光栅公式(a+b)sin=kk=0,±1,±

3、2,±3···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···光栅公式单色平行光倾斜地射到光栅上2、暗纹条件随着N的增大，主极大变得更为尖锐，且主极大间为暗背景暗条纹是由各缝射出的衍射光因干涉相消形成的。对N缝干涉，在两个相邻主极大之间，分布着N-1条暗条纹和N-2条光强极弱的次级明条纹。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。但多缝干涉主极大光强又受单缝衍射光强调制，缝数N=5

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、缺级现象缺极时衍射角同时满足：(a+b)sin=kk=0,±1,±2,···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asin=k'k'=0,±1,±2,···单缝衍射极小条件k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6缺级k=-6缺级：k=3,6,9,...缺级光

5、栅衍射第三级极大值位置单缝衍射第一级极小值位置白光投射在光栅上，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的彩色光带，即光栅光谱。三、光栅光谱入射光为白光时，不同，不同，按波长分开形成光谱.一级光谱二级光谱三级光谱例如二级光谱重叠部分光谱范围二级光谱重叠部分:一级光谱二级光谱三级光谱2012.4.12（18）例1、波长为6000Å的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)光栅上相邻两缝的距离是多少？(2)狭缝可能的最

6、小宽度是多少？(3)按上述选定的a、b值，实际上能观察到的全部明纹数是多少？解:(1)=900时实际上观察不到条纹,又因为±4、±8缺级，所以在-900

7、数d。解：第二次重合k1=6,k2=4若谱线重合，则作业P203：7.28、7.297.9X射线衍射1895年德国物理学家伦琴用克鲁斯克管的阴极射线作实验，偶然发现附近桌上的荧光屏上发出了光，伦琴用一张黑纸挡住管子，荧光仍存在，而用一片金属板就挡住了，他称这种射线为X射线。历史上第一张X射线照片，就是伦琴拍摄他夫人手的照片。由于X射线的发现具有重大的理论意义和实用价值，伦琴于1901年获得首届诺贝尔物理学奖。伦琴夫人看了照片后害怕地说：这简直象魔鬼的手。X射线是波长很短的电磁波,穿透力很强。X射线的波长

8、：0.01~10nm阳极（对阴极）阴极X射线管~104105V+伦琴未发现X射线的衍射现象，因为<<光栅缝宽.X射线在磁场或电场中不发生偏转，是一种电磁波。1、X射线管2、X射线衍射---劳厄实验劳厄斑点晶体可看作三维立体光栅。根据劳厄斑点的分布可算出晶面间距，掌握晶体点阵结构。劳厄于1914年获诺贝尔物理学奖。晶体底片铅屏X射线管1912年德国慕尼黑大学的实验物理学教授冯•劳厄用晶体中的衍射拍摄出X射线衍射照片。由于晶体的晶格常数约10