大学物理光栅衍射完整ppt课件

.,1,主讲教师：刘秀英预习：10.7作业：P132，10-22，10-24,10-5光栅衍射,.,2,中央明纹的半角宽度,其他明纹的角宽度,.,3,一、光栅衍射现象,光栅大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件。,d,透射光栅,a是透光（或反光）部分的宽度,d=a+b光栅常数,b是不透光(或不反光)部分的宽度,光栅常数,种类：,一）基本概念,（10-510-6m）,（分光装置）,（即一厘米内刻有1000-10000条狭缝或反射面）,.,4,S,二）装置和现象,L1,E,A,条纹特点：亮、细、疏,L2,.,5,衍射条纹的形成:,1）各单缝分别同时产生单缝衍射,显然干涉条纹要受到衍射光的影响。,注意：每一个单缝衍射的图样和位置都是一样的。,3）光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的综合效果。,二、光栅的衍射规律,.,6,(a+b)sin=kk=0,1,2,3,则它们相干加强，形成明条纹。,多缝干涉明条纹也称为主极大明条纹,光栅方程,光栅常数(a+b)越小，各明纹对应的衍射角越大，相邻条纹间距越大，有利于分辨和测量。,1、明纹公式,任意相邻两狭缝间的光程差为,定量分析：,(a+b)sin,狭缝越多，条纹就越明亮。,.,7,2.衍射的影响、缺级,A）明纹的光强受到衍射光强的影响,如果只有干涉：,干涉、衍射均有之：,如果只有衍射：,I,.,8,B）出现缺级现象,在某些特定方向，满足光栅方程的明纹条件，又满足衍射的暗纹条件时，这一方向的明纹将不出现，称为“缺级”。,由明纹公式（光栅方程）：,由单缝衍射的暗纹公式：,得：,在同一衍射方向同时满足，,缺级公式：,.,9,例：一光栅，b=2a，则缺级的明纹：,故,.,10,1）光栅衍射条纹具有亮、细、疏的特点。,亮-每一单缝出射的光强虽小，但N条单缝的光强叠加起来，光强很大。,细-光栅的单缝数量很大，在两级明纹之间存在N-1个暗纹，占着很大的角宽度。,综述：,疏-光栅常数可作得很小，能使衍射角较大。,缺级公式：,2）主要公式,光栅方程：,.,11,3）几点注意：,A）一定时，光栅常数越小，条纹越稀疏，,B）d一定时，波长越大，衍射角越大。,C）当白色光入射光栅时，将产生彩色的衍射光谱。,非连续光谱,.,12,(光栅光谱仪),光栅,望远镜,构造：,1）准直部分-产生平行光,2）分光器件-光栅,3）观察部分-可改变角度观察不同衍射角出射光的望远镜,原理：,.,13,例10-13以波长589.3nm的钠黄光垂直入射到光栅上，测得第二级谱线的偏角为2808，用另一未知波长的单色光入射时，它的第一级谱线的偏角13030.求：(1)试求未知波长；(2)未知波长的谱线最多能观测到第几级？,解(1)设0589.3nm，0288，k02，为未知波长，1330，k1，根据光栅方程可得：,(2)光栅方程,最多能观测到第四级谱线.,.,14,例2波长为=600nm的单色光垂直入射一光栅上，测得第二级主明纹的衍射角为，且第三级缺级。求：(1)光栅常数d等于多少？(2)透光缝可能的最小宽度是多少？(3)在选定了上述d和b之后，求在屏幕上可能出现的全部主明纹的级次。,解：,(1),dsin=k,k=2,d=2.4104cm,(2),第三级缺级,=30,(3),先定最高级kmax,kmax=3,再看缺级,第3级缺级,屏幕上出现全部谱线为：0、1、2级，共5条主明纹。,.,15,例3在垂直入射光栅的平行光中，有1和2两种波长。已知1的第四级光谱与2的第三级光谱恰好重合在离中央明纹5cm处。若2=600nm，并发现2的第5级光谱线缺级，透镜的焦距f=0.5m。试问：,(1)1=?，d=?,(2)光栅的最小缝宽?,(3)能观察到2的多少条光谱线？,解：,(1),1,dsin4=41,2,dsin3=32,两线谱重合,43,由、,1=32/4,=450nm,tg4=x/f,=0.1,4=5.7,sin4tg4=0.1,代入得：,41d=sin4,=1.8103cm,.,16,(2),已知2的k2=5缺级,(3),谱线数229+125=49条,例3在垂直入射光栅的平行光中，有1和2两种波长。已知1的