第19次课4-34光的衍射0211级

1、第第4章章 光的衍射光的衍射 （Diffraction of Light）4.1 4.1 光的衍射和惠更斯光的衍射和惠更斯- -菲涅尔原理菲涅尔原理4.2 4.2 单缝的夫琅和费衍射单缝的夫琅和费衍射（理解）（理解） 4.3 4.3 光栅衍射光栅衍射（本章及本学期重点）（本章及本学期重点） 4.4 4.4 光栅光谱光栅光谱 4.5 4.5 圆孔衍射圆孔衍射 光学仪器的分辩本领光学仪器的分辩本领 4.6 4.6 X射线的衍射射线的衍射 1 1 光的衍射现象光的衍射现象 二二. .惠更斯惠更斯-菲涅尔原理菲涅尔原理 4-1 光的衍射现象光的衍射现象 惠更斯惠更斯-菲涅尔原理菲涅尔原理 子波假设子波

2、假设 + + 子波相干叠加子波相干叠加三三. . 衍射分类衍射分类 (1)(1)菲涅尔衍射菲涅尔衍射 (2)(2)夫琅和费衍射夫琅和费衍射4-2 4-2 单缝的夫朗和费衍射单缝的夫朗和费衍射1 1实验装置实验装置2 2实验现象实验现象3 3理论解释理论解释菲涅尔半波带法菲涅尔半波带法 0P1.1.中央明纹中心：中央明纹中心：P0点，子波同相叠点，子波同相叠加，加， ，干涉，干涉加强，条纹与缝加强，条纹与缝面平行面平行0 三三. .理论解释理论解释菲涅尔半波带法菲涅尔半波带法2.2.明暗纹公式：明暗纹公式： 中央明纹宽中央明纹宽1.中央明纹中心：中央明纹中心： a sin = 0 sinABBC

3、a 22k 暗暗(21)2k 明明(1,2,)k 3.3.明暗纹位置：明暗纹位置： xftg (21)2fka 明明(1,2,)k kfa 暗暗02fla 相邻明纹间距相邻明纹间距02lfla 4-2 4-2 单缝的夫朗和费衍射单缝的夫朗和费衍射sinf 思考：缝左右、上下移动，思考：缝左右、上下移动，屏上条纹如何变化？屏上条纹如何变化？条纹位置、分布不变条纹位置、分布不变！ 复习：复习：N个同频率同振动方个同频率同振动方向谐振动的合成向谐振动的合成光栅衍射光栅衍射4-3 光栅衍射光栅衍射 （Diffraction by Grating）一一.实验装置实验装置4-3 光栅衍射光栅衍射 0p焦距

4、焦距 f缝平面缝平面 G观察屏观察屏透镜透镜 L dsin d N2I0单单k048-4-8(dsin / )二二.实验现象实验现象条纹特点：细、亮、疏条纹特点：细、亮、疏光强分光强分布曲线布曲线一一.实验装置实验装置4-3 光栅衍射光栅衍射 0p焦距焦距 f缝平面缝平面 G观察屏观察屏透镜透镜 L dsin d 二二.实验现象实验现象三三.光栅方程光栅方程()sinabk (0,1,2,)k (1, 2,)k abkka 四四. .缺级缺级 sinak 一一. .光栅光谱光栅光谱 若若a+b一定，入射光为复色光，则中央明纹一定，入射光为复色光，则中央明纹仍为复色光；仍为复色光； 对于同一级对

5、于同一级k，屏上将出现彩色光带，彩色，屏上将出现彩色光带，彩色光带的整体称光带的整体称光栅的衍射光谱光栅的衍射光谱 4-4 光栅光谱光栅光谱 （Grating Spectrum）二二. .光谱分析光谱分析 不同光源发出的光，经光栅衍射后形成的光不同光源发出的光，经光栅衍射后形成的光谱不同：谱不同：线光谱，连续光谱，特征光谱线光谱，连续光谱，特征光谱sinkab 白光衍射光谱白光衍射光谱sindk 0I一级光谱一级光谱二级光谱二级光谱三级光谱三级光谱1()sinabk 线光谱、连续光谱，由光源的特征决定线光谱、连续光谱，由光源的特征决定光谱分析光谱分析例例1. 1. 的单色光，垂直入射到一的单色

6、光，垂直入射到一光栅，第二级明纹光栅，第二级明纹 ，第三级，第三级为第一个缺级。求：为第一个缺级。求： 2.2.屏上可能观察到的全部明纹数屏上可能观察到的全部明纹数 600nm 2sin0.2 1.1.光栅常数光栅常数 1313条条 6000abnm 30 3.3.若光线以若光线以 角入射时，可能观察到的全角入射时，可能观察到的全部明纹数及其级数部明纹数及其级数 -5 k 15-10 k 101414条条 例例2. 2. 以白光垂直入射到光栅常数为以白光垂直入射到光栅常数为 的光栅上，紧靠光栅后面，用焦距为的光栅上，紧靠光栅后面，用焦距为 的透镜将光线会聚到位于透镜主焦面上的观的透镜将光线会聚到位于透镜主焦面上的观察屏上。求：察屏上。求： 2.2.白光的第三级谱线能否被清楚地观察到？白光的第三级谱线能否被清楚地观察到？ 0.25m2400nm400nm1.1.波长为波长为 的紫光的第三级谱线和波的紫光的第三级谱线和波长为长为 的红