物理学22衍射市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学21.2 21.2 光栅衍射光栅衍射 x 射线衍射射线衍射这就是最简单这就是最简单光栅光栅双缝干涉条纹光强特点:双缝干涉条纹光强特点:明暗边界不清,不利于测量明暗边界不清,不利于测量试验表明:试验表明:当遮光屏上多开几条缝时,当遮光屏上多开几条缝时,明条纹变得又细又亮。明条纹变得又细又亮。第1页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学21.2.1 光栅衍射光栅衍射广义光栅:广义光栅:任何能够等间隔地分割光波阵面装置都是光栅。任何能够等间隔地分割光波阵面装置都是光栅。比如:沙网、编席子、扇子、眼睫毛比
2、如:沙网、编席子、扇子、眼睫毛最简单最惯用:一组平行等宽等间隔狭缝最简单最惯用:一组平行等宽等间隔狭缝100mm 宽光栅总刻痕数宽光栅总刻痕数光栅常数光栅常数a 透光部分宽度透光部分宽度b 不透光部分宽度不透光部分宽度第2页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学单色平行光垂直入射,透射单色平行光垂直入射,透射光形成光形成 N 个点光源,满足个点光源,满足相干条件,且初位相相同。相干条件,且初位相相同。(1)、O点至点至N 个点光源光个点光源光程相同,位相相同,相互程相同,位相相同,相互加强形成明条纹,为中央加强形成明条纹,为中央(0 级级)主极大。主极大。(2)、
3、P 点,相邻两点光源光程差点,相邻两点光源光程差 多光束干涉加强,形成明条纹,称为多光束干涉加强,形成明条纹,称为 k 级主极大,对称级主极大,对称分布在中央明条纹两侧。分布在中央明条纹两侧。第3页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学(3)、主极大光强、主极大光强(4)、极小位置、极小位置整个光栅可分成两个半整个光栅可分成两个半波带,在波带,在 P 点叠加相消,点叠加相消,形成一条暗条纹。形成一条暗条纹。一条缝在一条缝在 P 点产生光振动振幅点产生光振动振幅一条缝在一条缝在 P 点产生光强点产生光强N 条缝在条缝在 P 点产生光振动振幅点产生光振动振幅P 点光强
4、点光强光栅干涉条纹比一条缝发出光强大很多倍光栅干涉条纹比一条缝发出光强大很多倍第4页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学(5)、次极大位置、次极大位置分析在分析在 0 级主极大和级主极大和 1 级主极大之间有几个极小?级主极大之间有几个极小?0 级主极大级主极大1 级主极大级主极大2 个半波带、极小个半波带、极小4 个半波带、极小个半波带、极小2(N-1)个半波带、极小个半波带、极小 在在 0 级主极大和级主极大和 1 级主极大之间有级主极大之间有 N-1 个极小,个极小,N-2 个次极大个次极大第5页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学
5、波动光学0 级主极大级主极大1 级主极大级主极大背景背景N-1 个极小个极小N-2 个次极大个次极大N=8 情况,情况,7 个极小,个极小,6 个次极大个次极大(6)、光栅衍射条纹特点:、光栅衍射条纹特点:次极大普通也很弱,当次极大普通也很弱,当 N 很大很大时,次极大看不见;在黑暗背时,次极大看不见;在黑暗背景上只展现又细又亮主极大明景上只展现又细又亮主极大明条纹。条纹。第6页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学(7)(7)、明条纹半角宽度、明条纹半角宽度 N 越大、中央条纹越细越大、中央条纹越细(锐锐)一级极大角位置一级极大角位置当当 N 很大时很大时第7页
6、第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学第8页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学21.2.2 光栅衍射缺级现象光栅衍射缺级现象 实际上,因为单缝衍射作用,实际上,因为单缝衍射作用,在不一样方向是不一样。在不一样方向是不一样。光栅衍射主极大强度要受单缝衍射影响;光栅衍射主极大强度要受单缝衍射影响;单缝衍射光强不为单缝衍射光强不为 0 方向上,光栅衍射主方向上,光栅衍射主极大才能出现;单缝衍射强度为极大才能出现;单缝衍射强度为 0 方向上,方向上,即使满足光栅衍射主极大条件,也无主极即使满足光栅衍射主极大条件,也无主极大。大。即:光栅衍
7、射主极大,受到单缝衍射调制。即:光栅衍射主极大,受到单缝衍射调制。以上光栅衍射主极大强度分布曲线是在各缝在各方以上光栅衍射主极大强度分布曲线是在各缝在各方向衍射光强都一样条件下得出。向衍射光强都一样条件下得出。即即 大小与方向无关。大小与方向无关。第9页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学缺级现象缺级现象光栅光栅第10页第二十一章第二十一章 光的衍射光的衍射第四篇第四篇 波动光学波动光学当某一衍射角当某一衍射角 同时同时满足:满足:光栅衍射主极大光栅衍射主极大单缝衍射极小单缝衍射极小 在应该出现光栅衍射主极大方向上,因为单缝衍射极在应该出现光栅衍射主极大方向上,
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