第19次課4-34光的衍射0211級(jí)

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- -菲涅爾原理菲涅爾原理4.2 4.2 單縫的夫瑯和費(fèi)衍射單縫的夫瑯和費(fèi)衍射（理解）（理解） 4.3 4.3 光柵衍射光柵衍射（本章及本學(xué)期重點(diǎn)）（本章及本學(xué)期重點(diǎn)） 4.4 4.4 光柵光譜光柵光譜 4.5 4.5 圓孔衍射圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辯本領(lǐng)光學(xué)儀器的分辯本領(lǐng) 4.6 4.6 X射線的衍射射線的衍射 1 1 光的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象 二二. .惠更斯惠更斯-菲涅爾原理菲涅爾原理 4-1 光的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象 惠更斯惠更斯-菲涅爾原理菲涅爾原理 子波假設(shè)子波

2、假設(shè) + + 子波相干疊加子波相干疊加三三. . 衍射分類衍射分類 (1)(1)菲涅爾衍射菲涅爾衍射 (2)(2)夫瑯和費(fèi)衍射夫瑯和費(fèi)衍射4-2 4-2 單縫的夫朗和費(fèi)衍射單縫的夫朗和費(fèi)衍射1 1實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置2 2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3 3理論解釋理論解釋菲涅爾半波帶法菲涅爾半波帶法 0P1.1.中央明紋中心：中央明紋中心：P0點(diǎn)，子波同相疊點(diǎn)，子波同相疊加，加， ，干涉，干涉加強(qiáng)，條紋與縫加強(qiáng)，條紋與縫面平行面平行0 三三. .理論解釋理論解釋菲涅爾半波帶法菲涅爾半波帶法2.2.明暗紋公式：明暗紋公式： 中央明紋寬中央明紋寬1.中央明紋中心：中央明紋中心： a sin = 0 sinABBC

3、a 22k 暗暗(21)2k 明明(1,2,)k 3.3.明暗紋位置：明暗紋位置： xftg (21)2fka 明明(1,2,)k kfa 暗暗02fla 相鄰明紋間距相鄰明紋間距02lfla 4-2 4-2 單縫的夫朗和費(fèi)衍射單縫的夫朗和費(fèi)衍射sinf 思考：縫左右、上下移動(dòng)，思考：縫左右、上下移動(dòng)，屏上條紋如何變化？屏上條紋如何變化？條紋位置、分布不變條紋位置、分布不變！ 復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：N個(gè)同頻率同振動(dòng)方個(gè)同頻率同振動(dòng)方向諧振動(dòng)的合成向諧振動(dòng)的合成光柵衍射光柵衍射4-3 光柵衍射光柵衍射 （Diffraction by Grating）一一.實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置4-3 光柵衍射光柵衍射 0p焦距

4、焦距 f縫平面縫平面 G觀察屏觀察屏透鏡透鏡 L dsin d N2I0單單k048-4-8(dsin / )二二.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象條紋特點(diǎn)：細(xì)、亮、疏條紋特點(diǎn)：細(xì)、亮、疏光強(qiáng)分光強(qiáng)分布曲線布曲線一一.實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置4-3 光柵衍射光柵衍射 0p焦距焦距 f縫平面縫平面 G觀察屏觀察屏透鏡透鏡 L dsin d 二二.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象三三.光柵方程光柵方程()sinabk (0,1,2,)k (1, 2,)k abkka 四四. .缺級(jí)缺級(jí) sinak 一一. .光柵光譜光柵光譜 若若a+b一定，入射光為復(fù)色光，則中央明紋一定，入射光為復(fù)色光，則中央明紋仍為復(fù)色光；仍為復(fù)色光； 對(duì)于同一級(jí)對(duì)

5、于同一級(jí)k，屏上將出現(xiàn)彩色光帶，彩色，屏上將出現(xiàn)彩色光帶，彩色光帶的整體稱光帶的整體稱光柵的衍射光譜光柵的衍射光譜 4-4 光柵光譜光柵光譜 （Grating Spectrum）二二. .光譜分析光譜分析 不同光源發(fā)出的光，經(jīng)光柵衍射后形成的光不同光源發(fā)出的光，經(jīng)光柵衍射后形成的光譜不同：譜不同：線光譜，連續(xù)光譜，特征光譜線光譜，連續(xù)光譜，特征光譜sinkab 白光衍射光譜白光衍射光譜sindk 0I一級(jí)光譜一級(jí)光譜二級(jí)光譜二級(jí)光譜三級(jí)光譜三級(jí)光譜1()sinabk 線光譜、連續(xù)光譜，由光源的特征決定線光譜、連續(xù)光譜，由光源的特征決定光譜分析光譜分析例例1. 1. 的單色光，垂直入射到一的單色

6、光，垂直入射到一光柵，第二級(jí)明紋光柵，第二級(jí)明紋 ，第三級(jí)，第三級(jí)為第一個(gè)缺級(jí)。求：為第一個(gè)缺級(jí)。求： 2.2.屏上可能觀察到的全部明紋數(shù)屏上可能觀察到的全部明紋數(shù) 600nm 2sin0.2 1.1.光柵常數(shù)光柵常數(shù) 1313條條 6000abnm 30 3.3.若光線以若光線以 角入射時(shí)，可能觀察到的全角入射時(shí)，可能觀察到的全部明紋數(shù)及其級(jí)數(shù)部明紋數(shù)及其級(jí)數(shù) -5 k 15-10 k 101414條條 例例2. 2. 以白光垂直入射到光柵常數(shù)為以白光垂直入射到光柵常數(shù)為 的光柵上，緊靠光柵后面，用焦距為的光柵上，緊靠光柵后面，用焦距為 的透鏡將光線會(huì)聚到位于透鏡主焦面上的觀的透鏡將光線會(huì)聚到位于透鏡主焦面上的觀察屏上。求：察屏上。求： 2.2.白光的第三級(jí)譜線能否被清楚地觀察到？白光的第三級(jí)譜線能否被清楚地觀察到？ 0.25m2400nm400nm1.1.波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為 的紫光的第三級(jí)譜線和波的紫光的第三級(jí)譜線和波長(zhǎng)為長(zhǎng)為 的紅