光学衍射光栅教学课件PPT.ppt

11-6 光的衍射 11-7 单缝衍射 11-8 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 11-9 衍射光栅,第十一章 光学 - 光的衍射,一 光栅,由大量的等宽度、等间距的平行狭缝构成的光学元件.,透射光栅,类型：透射光栅 反射光栅,反射光栅,光栅常数：,光栅常数,：透光部分的宽度,：不透光部分的宽度,光栅常数,光栅常数: 取决于单位长度内 光栅的狭缝数.,如:宽10cm、总刻痕数n = 104105的光栅,二 光栅衍射条纹的形成,光栅衍射是单缝衍射和多缝干涉的总效果.,多个同方向同频率简谐振动的合成,2）,1）,个矢量依次相接构成一个闭合的多边形 .,2）,1）,个矢量依次相接构成一个闭合的多边形 .,多缝干涉,相邻两缝间的光程差：,二 光栅衍射条纹的形成,1.主明纹,相邻两缝光束间的相位差:,-光栅方程,所对应的主明纹:第一级,第二级主明纹.,所对应的主明纹:中央主明纹.,1.主明纹,2. 暗纹,-主明纹,相邻两缝光束间的相位差:,1.主明纹,2. 暗纹,n=6,3. 次明纹,在相邻的两个主明纹之间有n-1条暗纹, n-2条次明纹.,4.缺级现象,如果某一级主明纹衍射角同时满足,多缝干涉极大,单缝衍射极小,每一单缝在此方向对应暗纹中心，这样，按照光栅公式应该出现明纹的地方，实际上却是暗区,这种现象叫做光栅的缺级现象.,缺级级数,随级数增大，亮度减小.,一定， 减少， 增大,光栅常数越小，明纹越细，明纹间距越大.,当 较小时，,光栅中狭缝条数越多，明纹越细，越亮，间距越大.,入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成光谱.,三 衍射光谱,例如 二级光谱重叠部分光谱范围,二级光谱重叠部分:,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.,光栅衍射（多缝干涉单缝衍射）的条纹:,由主明纹和次明纹组成,相邻的两个主明纹之间有n-1条暗纹, n-2条次明纹.,-主明纹,- 暗纹,-缺级级数,例 用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角.,解,红光,第三级光谱的张角,第三级光谱所能出现的最大波长,绿光,紫光,不可见,例 波长=600nm的单色光垂直入射到一光栅上， 测得第二级主极大的衍射角为 ,且第四级 是缺级求: (1) 光栅常数等于多少？ (2) 透光缝可能的最小宽度等于多少？ (3) 可能观察到的全部主极大的条数,例 波长=600nm的单色光垂直入射到一光栅上， 测得第二级主极大的衍射角为 ,且第四级 是缺级求: (1) 光栅常数等于多少？,解,-主明纹,例 波长=600nm的单色光垂直入射到一光栅上， 测得第二级主极大的衍射角为 ,且第四级 是缺级求: (2) 透光缝可能的最小宽度a等于多少？,缺级级数:,例 波长=600nm的单色光垂直入射到一光栅上， 测得第二级主极大的衍射角为 ,且第四级 是缺级求: (3) 在选定了上述(a + b)和a之后，可能观察到的 全部主极大的条数,缺级,可能观察到的全部主极大的级次:0,1,2,3,5,6,7,9.,共15条主极大.,1895年11月,德国物理学家伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线,-射线,四 x 射线的衍射,12月22日伦琴为夫人的手拍下了第一张 x 光照片,1901年伦琴获第一个诺贝尔物理学奖,1895年11月,德国物理学家伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线,-射线,1914年劳厄获诺贝尔物理学奖,晶面,晶格常数 d,掠射角,干涉加强：,-布拉格公式,1913年英国布拉格父子提出了一种解释射线衍射的方法，给出了定量结果.,1915年布拉格父子同获诺贝尔物理学奖,布拉格公式,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