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文档简介

§9.11衍射光栅（1）西南石油大学唐斌《大学物理》条纹较宽中央明纹最亮，其它明纹亮度都非常低缝宽越小，衍射越明显；

缝宽增大，衍射现象逐渐消失。缝宽越小，通过单缝的总光强越小，

明纹亮度越低，越不易观察到衍射现象。结论：单缝衍射条纹不适用于观测与测量1

一、衍射光栅如何改进？单缝衍射中，若改变缝的位置，对屏上的条纹有无影响？若在屏上开许多相互平行的单缝，光束相干叠加，条纹亮度将增加！→衍射光栅！2但需注意：此时观测结果为衍射与多光束干涉共同作用的结果！

一、衍射光栅衍射角

一、衍射光栅光栅是由大量的等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件。3广义上来说，任何具有空间周期性的衍射屏，都可叫作光栅。光栅的种类：透射光栅、平面反射光栅和凹面光栅等。a

透光（或反光）部分宽度光栅常数用电子束刻制可达数万条/mm（d10-1m）。(空间周期性的表示)b

不透光（或不反光）部分宽度普通光栅刻线为数十条/mm—数千条/mm，d=a+b光栅常数：

一、衍射光栅4每一个缝产生单缝衍射理论计算和实验结果均表明，对观察屏上任一点：N个狭缝光束发生干涉叠加光栅衍射总光强=单缝衍射光强×N光束干涉光强总光强由单缝衍射与多缝干涉共同决定！5

二、光栅方程光栅常数衍射角相邻两缝间的光程差：明纹光栅方程先只考虑N光束干涉，

二、光栅方程6主极大条纹光栅衍射的明条纹称为主极大条纹，也称光谱线，k

称为主极大级数。k=0

时,θ=0，称中央明条纹；k=1、k=2、…

分别为第一级、第二级、…主极大条纹。正、负号表示各级明纹对称地分布在中央明纹的两侧。N光束干涉光强：多光束干涉主极大的位置与缝的个数无关。

二、光栅方程71

条缝20

条缝3

条缝5

条缝光栅中狭缝条数越多，明纹越亮.光强：单缝光强）（N：狭缝数，

二、光栅方程8N个狭缝的光振幅矢量为这N个矢量叠加后消失，可用闭合图形表示。两相邻狭缝的光矢量间的相位差：在光栅衍射中，两主极大条纹之间分布着一些暗条纹，也称极小。暗条纹是由于在

方向上，各狭缝射出的光因干涉相消形成的。

三、暗纹与次极大N

个矢量构成闭合图形时，出现暗纹。9式中当衍射角满足上式时，出现暗纹。此处m

不含N，2N，…。共有N–1个暗纹。若

m

取N，2N，…，为明纹条件。两相邻明纹之间有N-1个暗纹，而相邻两个暗纹之间必有一个明纹，可见，在两主级大明纹之间应有N–2个明纹存在。这N–2个明纹的光强远小于主级大明纹的光强，称为次极大。事实上，当N很大时，暗纹和次明纹已连成一片，在两个主极大明纹之间形成了微亮的暗背景。10

三、暗纹与次极大光栅衍射与单缝衍射条纹对比光栅是现代科技中常用的重要光学元件。光通过光栅衍射可以产生明亮尖锐

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