波动光学第5讲——光栅光谱及分辨本领、X射线的衍射、细小物的衍射.ppt

1、波动光学第5讲 光栅光谱及分辨本领、X射线的衍射、细小物的衍射,主要内容,一、光栅光谱,二、光栅的分辨本领,三、X 射线的衍射,四、细小物的衍射,一、光栅光谱,汞的光栅光谱,二、光栅的分辨本领,（一）定义:,瑞利判据:当一条谱线的中心恰与另一条谱线最邻近的极小重合时，两谱线恰可分辨。,（二）计算:,光栅的分辨本领与哪些因素有关呢？,：两个主极大之间的角间距。,：谱线本身的半角宽度。,恰可分辨,R 的计算方法二,例1：,已知：,求：,某光栅的光栅常数 ，每个透光缝的宽度 . （1）以 的单色平行光正入射，通过光栅后，最多能观察到多少条谱线？（2）以 和 的复合平行光正入射，通过光栅后，若恰能分辨

2、这两个波长的二级谱线，试问此光栅有多少条刻缝？,（1） ；（2）,解：,（1）,（2）,三、X 射线的衍射,(一) X 射线的产生,K 阴极,A K间加几万伏高压,A 阳极,由于发现X射线伦琴获1901年(首届)诺贝尔物理奖,(二) 劳厄实验,(二) 劳厄实验,一束 X射线射向单晶片，在其后的底片上感光形成一些规则分布的斑点 。,劳厄斑,X射线晶体学的萌芽。,证实了X射线的波动性；,证实了晶体中的原子按一定规则排列；,意义,劳厄因为X射线波动性的验证，获得了1914年Nobel物理奖。,（三）布拉格公式,: 掠射角,d ： 晶面间距 （晶格常数）,1、同一层晶面上点间散射光的干涉,符合反射定律

3、的散射光加强,（三）布拉格公式,: 掠射角,d ： 晶格常数,2、面间散射光的干涉,布拉格公式,A,D,（四）应用,2 已知、 可测d,1 已知、d可测, X 射线晶体结构分析。, X 射线光谱分析。,共同获得了1915年的诺贝尔物理学奖。,布拉格父子（W.H.Bragg， W.L.Bragg ）,由于利用X射线分析晶体结构的杰出工作，,与X射线研究有关的诺贝尔物理学奖,1901年X射线的发现（伦琴） 1914年晶体的X射线衍射（劳厄 ） 1915年X射线对晶体结构的分析（布拉格父子）,1917年元素的标识X辐射（巴克拉）,1924年X射线光谱学（西格班）,DNA晶体的X射线衍射照片,Rosa

4、lind E.Franklin,英国的威尔金斯、沃森和克里克荣获了1962 年度诺贝尔生物和医学奖.,四、细小物的衍射,互补透光屏：,能够恰好吻合为一个完整遮光屏的两个透光屏。,互补透光屏的透光部分之和 全透屏。,两个互补透光屏在观察屏上所产生的衍射图样相同。,例2,可见光的波长范围是400 nm 760 nm。用平行的白光垂直入射在平面透射光栅上时，它产生的不与另一级光谱重叠的完整的可见光光谱是第几级光谱？(1 nm =10-9 m),设 1=400 nm，,2=760 nm，,光栅常数为d,解：,令1的第k+1级光谱线的衍射角为 1，, 2的第k级光谱线的衍射角为 2。,则由光栅方程，可写出,不重叠的条件是,解以上方程,可得,因此能看见一级完整的光谱,例3：,已知：,求：,波长范围在 之间的复色平行光垂直照射在每厘米有 条刻线、 的光栅上，观察屏放在凸透镜的焦平面处，屏上第二级光谱各色光在屏上所占范围的宽度为 求：（1）凸透镜的焦距；（2）可能出现的完整光谱的最大级数；（3）可能出现的完整光谱带的数目； （4）从哪两级光谱带开始发生重叠现象？,（1） ；（2） （3） ；（4）,解：,（1）,