第12章光的衍射PPT课件.ppt

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1、光的衍射衍射现象：波偏离直线传播的现象§12-7光的衍射现象惠更斯—菲涅耳原理一.光的衍射现象二.分类菲涅耳衍射:光源和显示屏中的一个或两个与衍射孔(缝)相距为有限远光源显示屏孔(缝)夫朗和费衍射：光源和显示屏与衍射孔(缝)相距为无限远(入射和衍射光都是平行光,一般通过透镜实现)菲涅耳假定：波在传播时，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，产生相干叠加三.惠更斯－菲涅耳原理----惠更斯－菲涅耳原理一.实验装置§12-8单缝夫朗和费衍射二.衍射图像的分布规律----菲涅耳波带法λ2λ2λ2λ2BC=as

2、in=2(l/2)----2个波带A0和0B波带上对应点发出的子波到达P点时的位相差为，相互干涉抵消----P点为暗纹BC=asin=3(l/2)----3个波带有一个波带未被抵消----P点为明纹BC=asin=n(l/2)----n个波带n为偶数：成对干涉抵消----暗纹n为奇数：剩一个波带未被抵消----明纹----明纹----暗纹asin不等于l/2的整数倍时,光强介于最明与最暗之间中央明纹：两第一级暗纹中心间的明纹半角宽讨论：线宽度其它相邻明(暗)纹的间距是中央亮纹宽度的一半l变化则衍射位置变化；l一

3、定时，a越小，衍射作用越明显中央明区最亮，随级数增大，亮度迅速减小[例1]在单缝衍射实验中，透镜焦距为0.5m，入射光波长λ=500nm，缝宽a=0.1mm。求(1)中央明纹宽度;(2)第一级明纹宽度解：中央明纹宽度第一级明纹宽度为第一级暗纹和第二级暗纹间的距离§12-9光学仪器的分辨率一.圆孔的夫朗和费衍射爱里斑第一级暗环衍射角满足能分辨二.光学仪器分辨率不能分辨恰能分辨爱里斑最小分辨角瑞利准则：对光学仪器来说，如果一个点光源衍射图样的中央最亮处刚好与另一个点光源衍射图样的第一个最暗处相重合，则这两个点光源恰好为该

4、仪器所分辨爱里斑分辨率§12-10光栅衍射一.光栅的结构和用途由许多等宽等间距的狭缝构成类型：透射光栅，反射光栅透射光栅反射光栅----光栅常数----相邻两缝光线的光程差二.光栅衍射图样的形成光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果1.光栅的多缝干涉相邻两缝光束间的相位差为设光栅有N条缝讨论：a=2kp此时合振幅最大----光栅方程----出现明纹(主明纹)----出现暗纹m的取值：此时围成m个正多边形,合振幅为零每两个相邻主明纹之间有N-1条暗纹和N-2条次明纹极小:1次明纹:0N=2极小:3次明纹:2N=4极小:5次明纹

5、:4N=6光栅条数越多,暗区越宽,明纹越窄2.单缝衍射对多缝干涉的影响若在某一衍射角下同时满足多缝干涉极大单缝衍射极小----缺级级数各主极大受单缝衍射的调制，某些位置出现缺级单缝衍射多缝干涉光栅衍射三.光线斜入射相邻两缝光线的光程差斜入射时的光栅方程为四.光栅光谱复色光入射时，除中央明纹外，不同波长的同级明纹以不同的衍射角出现----光栅光谱一级光谱二级光谱三级光谱[例2]双缝缝距d=0.40mm,两缝宽度都是a=0.08mm，用波长λ=480nm的平行光垂直照射双缝,在双缝后放一焦距f=2.0m的透镜,求:(1)在

6、透镜焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距△x;(2)在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目解：对双缝干涉第k级明纹有第k级明纹在屏上的位置即在单缝衍射中央明纹范围内，只有级明纹出现所以双缝干涉明纹的数目[例3]一平面透射光栅，在1mm内刻有500条纹。现用λ=0.59×10-3mm钠光谱观察。求(1)光线垂直入射时,最多能看到第几级光谱？(2)光线以300角入射时，最多能看到哪几条光谱?解：光栅常数为当时，k最大取整，即垂直入射时，最多能看到第三级光谱入射线与衍射线同侧时取整，最多能看到第五级光谱入射线与衍射线

7、异侧时取整，只能看到第一级光谱即共可看到-1,0,1,2,3,4,5七条光谱[例4]波长为700nm的单色光，垂直入射在平面透射光栅上，光栅常数为3×10-4cm，缝宽为10-4cm。求(1)最多能看到第几级光谱?(2)哪些级出现缺级现象?解:时取整，即最多可看到第四级光谱满足时缺级又时缺级----第三级出现缺级即光屏上实际呈现级数为4-1=3，对应于明纹k=-4,-2,-1,0,1,2,4共七条一.x射线§12-11x射线衍射德国物理学家伦琴1895年11月发现12月22日伦琴为夫人的手拍下了第一张x光照片1901

8、年伦琴获第一个诺贝尔物理学奖阳极阴极x射线管x射线由高速电子流轰击阳极而得波长在0.01—10nm的电磁波，介于紫外和射线之间