光的夫琅和费衍射课件

光的夫琅和费衍射（续）

一.单缝夫琅和费衍射二.圆孔夫琅和费衍射▲三.光栅夫琅和费衍射单缝衍射：解决办法：采用一系列平行单缝光栅：平行、等宽、等间距的多狭缝(或反射面)构成的光学元件衍射光栅(透射光栅)反射光栅(闪耀光栅)从工作原理分:光栅常数:刻：遮光未刻：透光缝透射光栅:即刻痕玻璃。在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕,刻过的地方不透光，未刻地方透光。思路:

讨论N个几何线光源的干涉（2）计及缝宽：加上N个单缝衍射的影响（1）先不计缝宽，将每缝光强各集中于一个线光源：装置：1.N缝(几何线光源)干涉（1）光强分布（P395例一）光强分布：明纹中心（主明纹、主极大）暗纹中心1）明纹中心（主明纹、主极大）条件

（2）条纹特点（半定量讨论）主明纹角位置：光栅公式：最高级次：主明纹亮度：例：分光计作光栅实验，用波长

=632.8nm的激光照射光栅常数d

=1/300mm的光栅上，问最多能看到几条谱线。解：在分光计上观察谱线，最大衍射角为90°,取能观察到的谱线为11条：2)

暗纹条件位置：相邻两条主明纹间有N-1条暗纹k012每条主明纹的角宽度：在kN-1和kN+1两条暗纹之间，对应3)主明纹角宽度由暗纹条件4)

光栅分辨本领分辨本领：波场中能量分布与加入相干叠加的波的个数之间的关系：相干波数目越多，波场中能量向狭窄范围集中的趋势越明显.为什么？相干波数目越多，出现干涉加强的条件越苛刻，越难以满足能量守恒.原因单缝衍射和多缝干涉谱线比较5)次极大条件：对应按多边形法则叠加，不正好为直线，也不正好闭合的其余位置N-1条暗纹由N-2个次极大隔开，相邻两条主明纹间有N-1条暗纹和N-2个次极大小结：不计缝宽，N个几何线光源干涉的结果：光栅公式：角宽度：亮度：分辨本领：暗区（N-1条暗纹，N-2条次级大）背景上出现细窄明亮的主明纹3.N个单缝衍射的影响讨论1.N个单缝衍射的影响彼此是否一致？每条缝的单缝衍射条纹彼此重合讨论2.考虑缝宽后会带来什么影响？*当缝宽分为偶数个半波带：缝内光线自身干涉相消即使缝间干涉相长该主明纹不出现——缺级*当缝宽分为奇数个半波带：缝内光线部分干涉相消，条纹级次越高，光强越弱；N缝叠加后，光栅主明纹光强非均匀分布——亮度调制缺级亮度调制单缝衍射因子多（N）缝干涉因子缝宽光栅常数衍射角光强分布：其中：（1）亮度调制：（2）缺级条件：光栅主明纹：单缝暗纹：若同时满足，则第k级主明纹消失。（为整数比）缺级：即：当[例]缺级未见缺级条纹（3）单缝衍射中央明纹区主极大条数进整进整单缝衍射中央明纹区主极大4.总结：光栅衍射是N缝干涉和N个单缝衍射的总效果光强分布式中：（1）细窄明亮的主明纹位置：——光栅公式缺级：角宽度：最高级次：单缝中央明纹区主明纹条数：进整（2）相邻主明纹间较宽暗区（N-1条暗纹，N-2条次极大）（3）白光入射中央零级主明纹为白色，其余各级为彩光谱，高级次重叠.分辨本领：[例]，由图中衍射光强分布确定(1)缝数N=?(2)缝宽

a=?(3)光栅常数d=a+b=?0.250解：（1）由相邻主极大之间有N-1条暗纹，N-2条次极大可知：N＝5。（2）由单缝衍射暗纹公式0.250（3）由光栅公式或由缺级条件：练习:P49015.4.41)图c中a最大2）练习:P49015.4.43），4）如图所示1111222334[例]一平面衍射光栅，每厘米刻1000条，用可见光垂直入射，缝后透镜焦距f=100cm。求：1、光栅衍射第一级完整可见光谱所占宽度2、证明第二、三级光谱重叠解：1.2.红光紫光二、三级光谱重迭3.最多可见主明纹：缺级第12、8、4、-4、-8、-12级主明纹缺级[例]

已知：求：1.中央主极大位置2.屏中心F处条纹级次3.屏上可见到哪几级主明纹？解：由1.中央主极大2.屏中心F

处3.由：考虑缺级：屏