光的衍射Diffractionoflight.ppt

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1、第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),1什么是光栅,刻有大量相互平行等宽且等间距的刻痕的透,具有空间周期性的衍射屏称为衍射光栅。,明屏板为透射光栅。,缝宽b,相邻两缝间不透明部分的宽度a,,则a+b=d 称为光栅常量。,刻有大量等间距平行刻痕的金属板为反射,光栅。光盘其实就是一种反射光栅。,光波在光栅上透射或反射时,发生衍射,,形成一定的衍射图样,它是一种分光装置。,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grati

2、ng),1什么是光栅,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),2实验装置和现象解释,装置,光栅制作录像,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),2实验装置和现象解释,置于透镜L1焦平面的线光源S,将平行光投,射于光栅G,放在透镜L2 的焦平面上的屏幕,装置,DD 上可观察到衍射图样。,N为缝数。,现象的特征,主最大和次最大。,主最大的强度正比于N 2,相邻主最大之间有条暗纹和 N-2条次最大。,第2章

3、 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),2实验装置和现象解释,现象的特征,强度分布曲线的包络与单缝衍射强度曲线,一致,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),2实验装置和现象解释,现象的定性解释,单缝衍射因子:(单缝衍射的包络),平行光束照射到狭缝上出现衍射图样时,,光屏上所有最大值和最小值仅取决于相应,如果是许多等宽的狭缝,(相当于光栅),则它们会给出与单缝同样的相互重叠的衍,的衍射角,不随缝的位置的改变

4、而改变。,射图样,各最大值在原来位置得到相应的,加强。,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),2实验装置和现象解释,现象的定性解释,缝间干涉因子:(多光束干涉),果相邻缝间的宽度相等,那么各相邻光束,由于各缝发出的多光束是相干的,如,在叠加时有相同的相位差,因此同时将出,现多光束干涉图样,即宽大的黑暗背景中,出现明晰锐利的亮条纹,即光谱线。,录像1,录像2,录像3,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction gratin

5、g),光强,由次波叠加得P点的合振动为,光强为,u和单缝衍射因子,表示单缝衍射的光强分布,它源于单,缝衍射,是整个衍射图样的轮廓,称为单,缝衍射因子。,3强度分布,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),3强度分布,为相邻两缝对应点到P点的光程差,故,即2v为这个光程差 所引起的相位差。,故,和多光束干涉光强公式相同。它源自缝间,干涉,称为缝间干涉因子。,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),3强度

6、分布,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),3强度分布,光栅衍射的光强是单缝衍射因子和缝间干涉,因子的乘积。,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),3强度分布,或者说单缝衍射因子对干涉主最大起着调,(单缝衍射因子)(缝间干涉因子),制作用。,为三大公式:,光强分布 可形象地用表格表示,其中归纳,单缝衍射最小位置:,多缝干涉主最大位置:,多缝干涉最小值位置:,第2章 光的衍射(Diffraction

7、 of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),3强度分布,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),谱线的位置由光栅方程,所决定,j为谱线的级数。,可用于光栅方程,测波长:d,测光栅常量:,4光栅方程,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),主最大值的中心,到其一侧的附加最小值 之间的角距离,由下式决定,5谱线的半角宽度,第2章 光的衍射(Diffra

8、ction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),5谱线的半角宽度,由于 的值不大,故,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),例如d=3b、N=5的情况。,=整数时,某些谱线将消失。,级数、的谱线消失。,6谱线的缺级,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),6谱线的缺级,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),复色光入射,衍射图样中有几组颜色的谱线分别对应,集合成一组光栅光谱。,于不同的波长、。波长不同的同级谱线,7光栅光谱,第2章 光的衍射(Diffraction of light),2.8 平面衍射光栅(Plane diffraction grating),7光栅光谱,白光入射,同级光谱,内紫外红(色散),,0级光谱为白色(无色散),习题:26;710;1114;1517。,例2.3,例2.4,

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