第14章光的衍射.ppt

1、1，14.1光的衍射现象，光碰到障碍物时，可以绕过障碍物的边缘传播到几何阴影，强弱强度不均的光强分布，这称为光的衍射。I .光的衍射现象，2，叶片边缘衍射，圆屏衍射，(泊松斑)，3，2。惠更斯-菲涅尔原理，p点耦合振动：波阵列中每个点发出的波在空间相遇时产生一致的叠加。“波相干”这是惠更斯-菲涅尔原理。p点的合成光强度：4，衍射的分类，干涉和衍射的主要区别是什么？干涉是有限多重射线的一致重叠。衍射是无限多光线的一致叠加。5，对于衍射角度，两条边光线a，b的光路差异是当衍射角度=0时，=BC=asin表示所有光线相互加强，形成中心图案。设置平行单色垂直入射。14.2单狭缝fraunhofer衍射

2、，6，fresnel半波段方法，当两个相邻波段发出的光会聚到屏幕上时，均消除了一致的相位。当单个接缝分割为偶数个波浪带时，相邻波浪带保持一对一致性，在屏幕的该点上出现深色条纹。当单个接缝分割为奇数个波浪带时，相邻波浪带的一致结果是保留一个波浪带效果，在屏幕上的该点上出现浅图案。单缝相应地分为多个等宽窄带菲涅尔半带。垂直于BC的一系列平面，/2，7，单狭缝衍射阴影图案对应衍射角度为：注：1.k0 2。反对明暗3。4.频带数，8，中央明暗(大约是其他门宽的2倍)。中央两侧，随着明纹亮度的逐步增加，迅速减少。这是因为k越大，分割和抵消的波带面积越小。1 .光强分布，9，2。中央亮子宽度，中央亮子范围

3、：设定中央两侧两个第一层级暗墨之间的区域，即-asin(极小且有罪)中央亮子半角宽度：中央亮子的线宽：10，x处窄带dx的光震动。这个坐标是p点发出的光的振动，*3 .用惠更斯-菲涅尔原理寻找光强分布。如果用ro表示从单个狭缝中心o点到P点的光源路径，则r=ro xsin，顶部更改为，整个狭缝的顶角联合振动：11，P，P，点联合振动的振幅为，顺序，12，则P点的强度为(1) 0时u=0，也就是说，如果asin=k (k=1，2，3，)，则I=0是暗图案中心的条件。13，(3)获得任何级别的收发器的条件为tanu=u，asin1=1.43，I1=0.0472Io，asin2=2.46，I2=0.

4、0165Io，即asin(一半)波段数=，(一半)波段数，=2N，波段数的计算方法如下：2k=2N，示例14.2.1波长单色光垂直照射单个狭缝，第n个暗纹衍射角为30，狭缝的狭缝和对应于此衍射角狭缝的波丝的波丝可以分成几个半波波段。15，解决方案(1)第三次凹凸位置：asin=3，=5000，示例14.2.2单狭缝宽度a=0.15mm毫米，镜头焦距f=400mm毫米。(1)为了获得入射光的波长，测量了中心门阳两侧两个三阶低点之间的距离d=8mm。(2)中央明线的宽度；(3)从第二级暗纹到镜头焦点的距离。16，从第二级别暗图案到焦点的距离为：=2.67毫米，(2)中心明暗的线宽为：a=0.15m

5、m毫米，f=400mm毫米，=5000，=2.67毫米，(2)在第二级莫尔位置：asin=2，17、解析模式：可见光波长范围内使用k=3、=6000时，对应的单接缝分割为7个半波长带。K=4，=4667，相应的单接缝分割为9个半波长带。示例14.2.3单狭缝宽度a=0.6mm毫米，镜头焦距f=40cm毫米。平行光垂直照射，在中心o点x=1.4mm的p点是正确图案的中心，入射光的波长和相应的p点单接缝分割为几个半波长带。18，14.3小孔衍射光学分辨率技术，1 .小圆形大厅的夫琅和费衍射，爱的半角宽度：19，2。光学成像设备分辨率技术，几何光学：一点通过镜头在一点成像。衍射观点：一个点通过镜头形

6、成衍射图案。，精确地，瑞利基准：如果一个点光源的衍射图案的中心与另一个点光源衍射图案的第一个极完全匹配，则两个点光源可以精确地区分。20，距离小孔(直径d)的两个远点光源的分辨率，不能太近区分瑞利准则刚刚区分，很远，21，22，未选择，望远镜：世界最大的光学望远镜：建立在夏威夷的顶部。建立在美国波多黎各的世界最大的射电望远镜，D=305米，目前我国贵州的500米口径球形射电望远镜，D=8米，23，显微镜：D不会很大，在正常照明下，人类瞳孔直径约为2.5毫米，电子显微镜分辨率，夜间观看差异，远处看的是亮点，要逐渐靠近才能知道是两个灯光。扫描隧道显微镜最小分辨率距离高达0.01，可以观察单个原子的

7、运动图像。24，I .光栅，光栅是具有大等距间隔的平行狭缝，从广义上说，具有空间周期性的衍射屏幕可以称为光栅。由、(或反射面)组成的光学元件。晶格是现代技术中常用的重要光学元件。光可以通过光栅衍射产生明亮尖锐的明亮图案，复色光入射可以生成光谱分析的光谱。1 .晶格概念，14.4光晶格衍射，25，设置：a是半透明(或反射)部分的宽度。d=a b格点常数，3。晶格常数，电子束可以刻成数万个/毫米(d 10-1米)。d、2。光栅类型：光栅常数是光栅空间的周期性表示。26，将平行光线设置为垂直进入。ii .平面透射光栅，对于狭缝间干涉，有两个相邻狭缝光线：=k，主最大(明模式)，(k=0，1，2，)，

8、dsin，晶格方程，在每个狭缝中衍射，狭缝间光线和干涉的情况下合成：主最大(高光)(k=0，1，2，)，1。光栅方程的物理意义：光栅方程是衍射光栅合成光强的高光(主最大值)的必要条件。屏幕的合成强度=单狭缝衍射强度狭缝之间的干涉强度，28，狭缝数越多，浅条纹越细。29，亮度分布的特征：亮条纹为亮细，中间分为宽暗区域(即，暗背景中的亮窄光谱线)。谱线的亮度也由单狭缝衍射因子调制。2.光谱线缺少dsin=k，(干涉)亮子(k=0，1，2，)asin=k，(衍射)锯齿(k=1，2，)为30，例如(2)如果b=2a，d=a b=3a，则k=3k=3，6，9，层不足。三.光栅光谱白光照射光栅时，dsin

9、=k，高光(k=0，1，2，)是在同一水平光谱内将不同波长的频谱线(中央0级除外)从中央向外以波长短、长的顺序排列以形成颜色的波段光栅光谱。这就是晶格的色散特性。31，4。频谱级重叠，如果同时满足其他波长1，2:dsin=k11=k22 1 k1和2 k2级重叠。在可见光范围内，二次和三次光谱必须重叠。级别越高，嵌套越复杂。Dsin=34000=260000，32，单缝衍射和多缝衍射干涉的比较(d=10 a)，单缝，多缝，33，=0.048m，(2) d，dsin=k，k=0，1，2，asin=，缺少级别：解决方案(1)由中心明暗宽度公式确定，示例14.4.1晶格每厘米有200个狭缝，贯通狭缝

10、宽度a=2.510-5m寻找：(1)单一缝衍射的中心样式宽度x=？这个中心名牌宽度共有多少酒量？34，解决方案(1) dsin 1=k，dsin 2=(k 1)，=10=610-6m，(2)由于级别4不足而缺少的公式：=4，k=1寻找：(1)点阵式常数d=？(2)最小狭缝宽度a=？(3)屏幕上实际出现的总水平和浅条纹的数量。，35，dsin=k最大k匹配=90，因此kmax=d /=10空缺：d=610-6m a=1.510-6m，屏幕实际上是：1，2，3，5，6，7，9，(3)屏幕上实际出现的总级别和亮条纹数：36，dsin=k11=k22级别2频谱重叠到级别3频谱的波长范围：6000 70

11、00级别3频谱重叠到级别2频谱的波长范围：4000 4667，解决方案，示例14.4.3光栅d，37，因为小，x/f=tg sin dx1/f=31，dx2/f=22复叠区域的宽度：x=x2-x1=f(22-31)/d=100Dsin1=31，1=4000 dsin2=22，2=7000，重叠区域宽度：38，解决方案(1)，dsin22.46=1.38 m=k对红色：k=红色：0.630.76m，蓝色：0.430.49m，垂直入射，红色蓝色2线在22.46角同时出现。郭：(1)在22.46角同时出现的红-蓝2线的阶数和波长；(2)如果还有，从什么角度来看这种复合光谱呢？39，(2)如果还有，这

12、个复合光谱会从什么角度出现呢？dsin=krr=kbb，此复合光谱：r=0.69m，b=0.46m，dsin 22.46=1.38m=k对红色：k=2，r=0.69m，41，90时k=-2.1=-2；=90时，k=6.3=6。缺少级别：可见：0、1、2、4、5的总级别5，7谱线。d(sin30-sin)=k，k=0，1，2，如果光线以某个角度进入，光栅表达式将为，o，E，样例14.4.5光栅d=2.110-6m，半透明接缝宽度a=0.710-6m，=5000，1895年发现的42，14.5 X射线衍射，X射线(W.C.Rntgen)。x射线是由高速电子冲击固体产生的，不受电场和磁场影响，这说明不是带电粒子流。但是有些物质会带有荧光，对照相底片产生光反应，使空气电离，并引起生物学和化学反应。1901年(第一届)诺贝尔物理学奖，Wilhelm C.Rntgen，德国人，44，x-ray是电磁波动，因此1845年发现了x-ray。因为x射线波长很短，一般晶格无能为力。1912年，Laue (M.von.La