第二章-光的衍射.ppt

大学物理习题课 理学院物理教研室 地址 锦州市古塔区士英街169号 一 教学基本要求 了解惠更斯 菲涅耳原理 理解分析单缝夫朗和菲衍射条纹分布规律的方法 会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响 理解光栅衍射公式 会确立衍射谱线的位置 会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响 第十二章光的衍射 二 基本概念 光的衍射现象 光波的衍射是指光在其传播路径上如果遇到障碍物 它能绕过障碍物的边缘而进入几何阴影区的传播现象 夫朗和菲衍射 当光源与观察屏都距衍射装置无限远 称夫朗和菲衍射 菲涅耳衍射 当光源和观察屏 和两者之一 距衍射装置有限远 称菲涅耳衍射 惠更斯 菲涅耳原理 同一波振面上的各点都可以认为是相干光源 它们发出的子波在空间各点相遇时 其强度分布是相干叠加的结果 单缝夫朗和菲衍射 可用菲涅耳半波带法分析 避免繁杂的积分运算 单色光垂直入射时 中央明纹中心 中央明区 暗纹中心 k 1 2 3 光栅衍射 明纹中心 k 1 2 3 单色光垂直入射时 谱线的主极大的条件 k 0 1 2 3 光栅方程 d a b光栅常数 如果k级主极大符合条件 k级主极大为缺级 光栅的分辨本领 1 在单缝夫朗和菲衍射实验中 波长为l的单色光垂直入射在宽度为4l的单缝上 对应衍射角为p 6方向 单缝处波振面可分成的半波带数目为 A 2个 B 4个 C 8个 D 10个 例题1 2 在单缝夫朗和费衍射实验中 波长为的单色平行光垂直入射在宽度为的单缝上 对于单缝衍射的第二级明纹 单缝处波振面可分成的半波带数目为 A 5 B 3 C 4 D 2 例题2 3 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中 若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移 则屏幕上的衍射条纹间距变大 B 间距变小 C 不发生变化 D 间距不变 但明暗条纹的位置交替变化 例题3 4 在光栅光谱中 假如所有偶数级次的主极大都恰好在每缝衍射的暗纹方向上 因而实际上不出现 那么此光栅每个透光缝宽度和相邻两缝间不透光部分宽度的关系为 A a b B a 2b C a 3b D 2a b 例题4 例题5 在单缝夫琅禾费衍射实验中 若使缝宽增大 其他条件不变 则中央明纹 A 宽度变小 B 宽度变大 C 宽度不变 且中心的光强度也不变 D 宽度不变 但中心的光强度变小 例题6 6 如图所示 在单缝夫琅禾费衍射实验中 若将缝宽a稍稍加大些 同时使单缝沿y轴方向向上作微小位移 则屏C上的中央亮纹将 A 变窄 位置不变 B 变窄 同时向下移 C 变宽 同时向上移 D 变宽 位置不变 例题7 7 波长为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p 6 且第三级是缺级 1 光栅常数等于多少 2 透光缝的最小宽度等于多 3 在选定了上述光栅常数和缝宽之后 求在衍射角 p 2 p 2 范围内可能观察到的全部主极大的级次 例题8 8 一个双缝 缝间距 a b 0 1mm 缝宽 a 0 02mm 用波长480nm的平行单色光垂直入射该双缝 双缝后放一焦距为50cm的透镜 试求 1 透镜焦平面处屏幕上干涉条纹的间距 2 单缝衍射中央亮纹的宽度 3 单缝衍射的中央包线内有多少条干涉主极大 例题9 9 以波长为 500nm的单色光平行光垂直入射在d 2 10mm光栅上 缝宽a 0 70mm 求能看到哪几级衍射谱线 例题10 10 一单色平行光垂直入射一条单缝 其衍射第3级明纹恰与波长为600nm的单色光垂直入射该单缝时衍射的第2级明纹位置重合 1 试求该单色光波长及 2 在这两种光形成的衍射花样中 是否还有其他明纹重合 例题11 11 波长为600nm的单色光垂直入射到一光栅上 屏上的第二级的明条纹出现在sinf 0 2处 第四级为缺级 则此光栅的光栅常量为多少 光栅狭缝最小宽度为多少 根据所求出的光栅常数和缝宽值 可确定屏幕上实际呈现的全部条纹的最高级次为第几级 例题12 12 以波长400 760nm的白光垂直照射在光栅上 在它的衍射光谱中 第2级和第3级发生重叠 问第2级光谱被重叠地波长范围是多少 例题13 14 一光源发射的双红光在波长656nm处 两条谱线的波长差为0 18nm 今用一光栅可以在第一级中把这两条谱线分辨出来 试求光栅所需的最小刻线总数 例题14 14 白光垂直入射在单缝上 则屏幕的中央应为色衍射条纹 两侧对称地排列色条纹 同一级光谱中 红光排在 紫光排在 例题15 15 在单缝夫朗和菲衍射实验中 设第1