光的衍射习题ppt课件

1.波长为l的单色光垂直入射在缝宽b=4l的单缝上对应于衍射角=30，单缝处的波面可划分为_个半波带；在屏上形成第_级_纹,4,2,暗,2.在如图所示的单缝夫琅和费衍射实验装置中，S为单缝，L为透镜，C放在L的焦平面处的屏幕。当把单缝S垂直于透镜光轴稍微向上平移时，屏幕上的衍射图样。,C,(A)向上平移；(B)向下平移；(C)不动；(D)条纹间距变大。,1,3、在单缝衍射中，若作如下一些情况的变动时，屏幕上的衍射条纹将如何变化？（1）用钠黄光代替波长为632.8nm的氦氖激光；（2）将整个装置浸入水中，使缝宽b不变，而将屏幕右移至新装置的焦平面上；（3）将单缝向上作小位移；（4）将透镜向上作小位移。,2,1.用钠黄光代替氦氖激光，波长变短，条纹宽度变小,2.将整个装置浸入水中，并使缝宽不变，将屏幕右移至新装置的焦平面上，相当于波长变短，焦距变长，条纹宽度不变。,3.单缝向上作小位移时，对透镜来说仍然是平行光入射，透镜中心位置没变,所以对条纹没有影响；,4.将透镜向上作小位移时，透镜中心位置向上移动,将使条纹向上平移。,3,5、单缝的宽度b=0.40mm，以波长589nm的单色光垂直照射,设透镜的焦距f1.0m求：(1)第一级暗纹距中心的距离；(2)第二级明纹距中心的距离；,解：由单缝衍射的暗纹条件,则第一级暗纹距中心的距离为,（2）明纹条件,则第二级明纹距中心的距离为,4,6、一单色平行光垂直照射于一单缝,若其第三条明纹位置正好和波长为600nm的单色光入射时的第二级明纹位置一样.求前一种单色光的波长.,由衍射明纹条件,解,5,7,嫦娥1号卫星在距离月球表面200公里的绕月轨道上拍摄月球表面上的物体，若要求它能分辨相距为0.1m的两点，问照相机镜头的直径至少要多大？（设感光波长为550nm）,解：由,得D=1.34m,注:嫦娥1号的绕月轨道离月球表面200公里,对月球表面的分辨率为120m,嫦娥2号的绕月轨道离月球表面100公里,对月球表面的分辨率为7m.,6,8.以氢放电管发出的光垂直照射在某光栅上，在衍射角=41的方向上看到1=656.2nm和2=410.1nm的谱线相重合，求光栅常数最小是多少？,解：,取,即让1的第5级即与2的第8级相重合,7,9.用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅上,l1=600nm,l2=400nm。发现距中央明纹5cm处l1光的第k级主极大和l2光的第(k+1)级主极大相重合,放置在光栅与屏之间的透镜的焦距f=50cm,试问:(1)上述k=?(2)光栅常数d=?,8,（2）因x/f很小，,解:(1)由题意l1的k级与l2的(k+1)级谱线相重合，所以,9,10.一光栅每厘米有200条狭缝，透光缝缝宽b=2.510-5m,所用透镜焦距f=1m,波长=6000的光垂直入射。求：(1)单缝衍射的中央明纹宽度l0=？(2)在此中央明纹宽度内共有几个主极大？,=0.048m,(2)d=b+b=10-2/200=510-5m,故所求的主极大是：3个(k=0,1)。,dsin=k,k=0,1,2,bsin=,缺级：,解(1)由中央明纹宽度公式,10,11、已知单缝宽度b=1010-4m，透镜焦距f=050m，用1=400nm和2=760nm的单色平行光分别垂直照射，求这两种光的第一级明纹离屏中心的距离。若用每厘米刻有1000条刻线的光栅代替这个单缝，则这两种单色光的第一级明纹分别距屏中心多远？这两条明纹之间的距离又是多少？,解：,（1）当光垂直照射单缝时，屏上第k级明纹的位置,当1=400nm和k=1时，x1=3010-3m,当2=760nm和k=1时，x2=5710-3m,其条纹间距x=x2x1=2710-3m,（2）当光垂直照射光栅时，屏上第k级明纹的位置为,而光栅常数d=10-2/10-3m,11,当1=400nm和k=1时，x1=210-2m；。当2=760nm和k=1时，x2=3810-2m。,其条纹间距x=x2x1=1810-2m,讨论：通过计算可以发现，使用光栅后，比用单缝的条纹要远离屏中心，条纹间距也变大，这是光栅的特点之一。,12,12、为了测定一个给定光栅的光栅常数,用=632.8nm的单色平行光垂直照射光栅,已知第一级明条纹出现在380的方向上,试问这光栅的光栅常数为多少?第二级明条纹出现在什么角度?若使用这光栅对某单色光进行同样的衍射试验,测得第一级明条纹出现在270的方向上,问这单色光的波长为多少?对这单色光,最多可看到第几级明条纹?,解,由光栅方程可得光栅常数,k=2时,2/d1,第二级明条纹不存在,若用另一种波长的光照射此光栅,因第一级明纹出现在270的方向上,13,若用另一种波长的光照射此光栅,因第一级明纹出现在270的方向上,可得用此波长光照射时,屏上出现的最大条纹级次为,因k只能取整数,则km=2,故最多只能看到第二级明纹.,对这单色光,最多可看到第几级明条纹?,14,13、用1.0nm内有500条刻痕的平面透射光栅观察钠光谱（=589nm），设透镜焦距f=1.00m。问：（1）光线垂直入射时，最多能看到第几级光谱；（2）光线以入射角300入射时，最多能看到第几级光谱;(3)若用白光垂直照射光栅,求第一级光谱的线宽度.,分析:(1)首先确定光栅常数,式中N为刻痕数,然后由光线垂直照射光栅时的衍射条件,既可解得结果.,(2)如同光线倾斜入射单缝一样,此时光栅衍射的明文条件改变为,由于两侧条纹不再对称,令,可求得km1和km2两个值,其中一个比垂直入射时的km值小,另一个比km值大,因而,在其他条件不变的情况下,倾斜入射时可以观察到较高级次的条纹.,15,（2）倾斜入射时，光栅明纹的条件是,（3）白光的波长范围为400nm760nm，用白光垂直照射时，由和，可得第一级（k=1）光谱在屏上的位置。对应于1=400nm和2=760nm的明纹的位置分别为,则第一级光谱的线宽度为,16,14题：一台光谱仪备有1500条/mm，900条/mm和600条/mm三块光栅，今欲用它测量波长约为710-4mm的红光波长，选用那块光栅比较合适？,17,k取1，,试用600条/mm的光栅观察,k取2，,条纹间距太小，不适合。,