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1、皮伟光的衍射优选皮伟光的衍射Ppt2一.光的衍射1.现象?缝宽2.定义：光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象叫光的衍射。33.惠更斯菲涅耳原理（Huygens-Fresnel principle）43.惠更斯菲涅耳原理（Huygens-Fresnel principle）空间任一点的光振动是所有这 些子光波在该点的相干叠加。波振面上每一点都可以看成 发出球面子波的新波源惠更斯：子波的概念菲涅尔：子波干涉（子波相干叠加）的思想54.分类有限远夫朗和费衍射无限远菲涅耳衍射近场衍射 远场衍射67二、单缝的夫琅和费衍射单缝的夫琅和费衍射实验光路图衍射角*S f f a透镜L 透镜LpB
2、缝平面观察屏0 A81 明暗条纹出现的条件2 明暗条纹出现的位置3 条纹宽度（中心条纹、相邻明或暗条纹的间距）如何准确描述?oxx 9 半波带法1122a10A2A1ABCaf三个半波带亮纹P11A2A1ABCaf四个半波带暗纹A3P12u缝被分成偶数个半波带u缝被分成奇数个半波带中央明纹明纹中心：暗纹中心：u 13中央明纹中心+1级暗纹中心-1级暗纹中心+1级明纹中心条纹位置和宽度：k级暗纹位置：-1级明纹中心-2级暗纹中心-2级明纹中心+2级明纹中心+2级暗纹中心ox15 级明纹宽度中央明纹线宽度为其它明纹宽度的两倍 中央明纹宽度 k级明纹位置：中央明纹半角宽度:16 中央明纹宽度随缝宽的
3、变化：17 条纹间距随光波波长的变化：18单缝衍射的相对光强分布：sina1IOqlIo0.0470.0172lala-2la-19干涉与衍射的区别与联系?课堂思考与讨论共同点：1.干涉与衍射都是光的波动性的体现；2.光的相干叠加的结果。不同点：（共同点与不同点）1.相干光束数量不同 2.(双缝)干涉与（单缝）衍射的条纹分布特点不同202122三、光栅衍射1.基本概念u光栅大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件。u种类：d反射光栅d透射光栅u光栅常数:a是透光（或反光）部分的宽度b是不透光(或不反光)部分的宽度232.光栅衍射本质光栅衍射图样是单缝衍射和多光束干涉的综合效果。24u
4、明纹（主极大）位置 光栅方程u缺级单缝衍射极小多光束干涉极大如果某一同时满足以上两式，则k级主极大缺级缺级级次 缺级次数缺级条件：25第一次缺级第四级缺级26菲涅尔：子波干涉（子波相干叠加）的思想干涉与衍射都是光的波动性的体现；例1 在夫琅禾费单缝衍射实验中，波长为若=600nm,a=2um,实际呈现的全部级数为多少？b是不透光(或不反光)部分的宽度双缝、等倾、劈尖、牛顿环、迈克尔逊干涉仪物（物点集合）象（象斑集合）k 一定时，由于利用X 射线分析晶体结构的杰出工作，k 一定时，X 射线光谱分析。方向，单缝处波振面可分成的半波带若=600nm,a=2um,实际呈现的全部级数为多少？级明纹宽度发
5、出球面子波的新波源光栅大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)单缝衍射光强曲线条纹位置由多缝干涉决定，强度受到单缝衍射的调制。多缝衍射光强曲线多缝干涉光强曲线u 衍射光强分布：27问题：1.在屏幕上观测到的谱线的最高级次？2.缺级能否避免？3.光栅有何用途？4.判定光栅性能的指标？28例1 在夫琅禾费单缝衍射实验中，波长为 的单色光垂直入射在宽度为 的单缝上，对应于衍射角为 的 方向，单缝处波振面可分成的半波带 数目=？答案：4个 29例2 在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为a的单缝上，如果中央条纹两旁第三个暗条纹之间的距离为x，求透镜的焦距 f。30例3 波长为 的单色光垂
6、直照到光栅上，测得第二级主极大的衍射角为，第 三级缺级。求：光栅常数 透光缝的最小宽度 a 若=600nm,a=2um,实际呈现的全部级数为多少？31光栅光谱白光（350770nm）的光栅光谱是连续谱：0级 1级 2级-2级-1级(白)3级-3级k 一定时，正入射：主极大位置也不同，形成同一级光谱。不同颜色光的完整光谱条件：3233四光学仪器的分辨本领1.圆孔的夫琅禾费衍射圆孔孔径为DL衍射屏观察屏中央亮斑（爱里斑）1 f爱里斑D 爱里斑变小集中了约84%的 衍射光能。（Airy disk）相对光强曲线1.22(/D)sin1I/I00342.透镜的分辩本领几何光学：物点 象点物（物点集合）象
7、（象点集合）（经透镜）波动光学：物点 象斑物（物点集合）象（象斑集合）（经透镜）衍射限制了透镜的分辨能力。35优选皮伟光的衍射Ppt 光栅常数同一层晶面上点间散射光的干涉：共同获得了1915年的诺贝尔物理学奖。若=600nm,a=2um,实际呈现的全部级数为多少？b是不透光(或不反光)部分的宽度构成的光学元件。菲涅尔：子波干涉（子波相干叠加）的思想五 X 射线的衍射（diffraction of X-rays）惠更斯菲涅耳原理（Huygens-Fresnel principle）衍射限制了透镜的分辨能力。k 一定时，世界上最大的光学望远镜：菲涅尔：子波干涉（子波相干叠加）的思想物点 象点184
8、5 1923物（物点集合）象（象点集合）两个光点刚可分辨非相干叠加两个光点不可分辨 瑞利判据对于两个等光强的非相干的物点，一个象斑的中心恰好落在另一象斑的边缘可以分辨的。（Rayleigh criterion）：如果（第一暗纹处），则此两物点被认为是刚刚若象斑再靠近就不能分辨了。36小孔（直径D）对两个靠近的遥远的点光源的分辨离得太近不能分辨瑞利判据刚能分辨离得远可分辨37ID*S1S20最小分辨角（angle of minimum resolution）：分辨本领（resolving power）：38 不可选择，望远镜：世界上最大的光学望远镜：建在了夏威夷山顶。世界上最大的射电望远镜：建在
9、了波多黎各岛的地球表面仅1012W的功率，D=305 mArecibo，能探测射到整个也可探测引力波。D=8 m39显微镜：D不会很大，在正常照明下，人眼瞳孔直径约为3mm，电子显微镜分辨本领很高，的结构。电子：0.1A 1A（10-2 10-1 nm）可分辨约 9m 远处的相距 2mm 的两个点 夜间观看汽车灯，远看是一个亮点，逐渐移近才看出是两个灯。对=0.55 m（5500A）的黄光，1，可观察物质40 1895年德国物理学家伦琴发现了高速电子撞五X 射线的衍射（diffraction of X-rays）1.X 射线的产生击固体可产生一种能使胶片感光、空气电离、荧光质发光的中性射线，称
10、为 X 射线。-KAX射线X射线管+K 阴极，A 阳极加速阴极发射的热电子 A K间加几万伏高压，X 射线管的结构如下：41威廉.伦琴1845 1923 由于发现X射线获1901年（首届）诺贝尔物理奖Wilhelm C.Rntgen德国人42ddddsin12晶面ACB2.X 射线在晶体上的衍射.衍射中心：:掠射角d：晶面间距.同一层晶面上点间散射光的干涉：每个原子都是散射子波的波源。.面间散射光的干涉：NaCl d=0.28nm符合反射定律的散射光加强（晶格常数）43散射光干涉加强条件：乌利夫 布拉格公式三.应用 已知、可测d 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（，）由于利用X射线分析晶体结构的杰出工作，44威廉.亨利.布拉格（父）威廉.劳伦斯.布拉格（子）1862 19421890 197145干涉、衍射总结什么叫干涉？什么叫衍射？为什么有干涉？为什么有衍射？球面子波；子波干涉 双缝、等倾、劈尖、牛顿环、迈克尔逊干涉仪 单缝衍射、圆孔衍射干涉条件：单缝衍射条件：明暗明暗46光栅衍射 干涉+衍射主极大：缺 级光栅光谱 完整光谱条件：X 射线衍射47干涉、单缝衍射条纹特征 干涉 衍射物理量物理量48感谢观看