波光光的衍射

波光光的衍射1第1頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4.1

衍射現(xiàn)象、惠更斯—菲涅耳原理§4.2單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射、半波帶法§4.3光柵衍射（書2.4節(jié)）§4.4光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)（書2.3、2.5節(jié)）§4.5X射線的衍射衍射小結(jié)本章目錄2第2頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4.1

衍射現(xiàn)象、惠更斯—菲涅耳原理一.光的衍射（diffractionoflight

）1.現(xiàn)象*S衍射屏觀察屏a

一般a

≯

10-3

2.定義：

衍射屏觀察屏L

L而偏離直線傳播的現(xiàn)象叫光的衍射。S

光在傳播過(guò)程中能繞過(guò)障礙物的邊緣3第3頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.分類：（1）菲涅耳（Fresnel）衍射—近場(chǎng)衍射（2）夫瑯禾費(fèi)（Fraunhofer）衍射—遠(yuǎn)場(chǎng)衍射L和D中至少有一個(gè)是有限值。L和D皆為無(wú)限大（也可用透鏡實(shí)現(xiàn)）。光源障礙物觀察屏SPDLB*4第4頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月屏上圖形：孔的投影菲涅耳衍射夫瑯禾費(fèi)衍射圓孔的衍射圖樣：P1P2P3P4SLB5第5頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月刀片邊緣的衍射圓屏衍射（泊松點(diǎn)）6第6頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各子波在空間某點(diǎn)的相干疊加，就決定二.惠更斯—菲涅耳原理（Huygens—Fresnelprinciple）波傳到的任何一點(diǎn)都是子波的波源，K(

)：a(Q)取決于波前上Q處的強(qiáng)度，K(

)稱方向因子。

=0，

K=Kmax

K(

)

90o，K=0

·pdE(p)rQdSS(波前)設(shè)初相為零n·了該點(diǎn)波的強(qiáng)度。7第7頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月p處波的強(qiáng)度1882年以后，基爾霍夫（Kirchhoff）解電惠更斯—菲涅耳原理有了波動(dòng)理論的根據(jù)。這使得磁波動(dòng)方程，也得到了E(p)的表示式，8第8頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4.2單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射、半波帶法一.裝置和光路二.半波帶法（縫寬）S：?jiǎn)紊€光源

：衍射角——中央明紋（中心）▲

A→p和B→p的光程差為p·

δS

ff

a透鏡L

透鏡LB縫平面觀察屏0A*9第9頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（p點(diǎn)明亮程度變差）此后▲

當(dāng)

時(shí)，1′2BAaθ半波帶半波帶12′

兩個(gè)“半波帶”發(fā)的光在p處干涉相消形成暗紋

/211′22′半波帶半波帶可將縫分為兩個(gè)“半波帶”相消相消10第10頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

▲當(dāng)

時(shí)，可將縫分成三個(gè)“半波帶”，——p處形成明紋（中心）

/2θaBA

其中兩相鄰半波帶的衍射光相消，余下一個(gè)半波帶的衍射光不被抵消a

/2BAθ相消，p處形成暗紋。

▲當(dāng)

時(shí)，縫分成四個(gè)“半波帶”，可將兩相鄰半波帶的衍射光11第11頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月——暗紋——

明紋（中心）

——中央明紋（中心）

上述暗紋和中央明紋（中心）位置是準(zhǔn)確的，一般情況：其余明紋中心的位置較上稍有偏離。12第12頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三.光強(qiáng)公式用振幅矢量法（見(jiàn)后）可導(dǎo)出單縫衍射的1.主極大（中央明紋中心）位置其中光強(qiáng)公式：13第13頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.極小（暗紋）位置由

這正是縫寬可以分成偶數(shù)個(gè)半波帶的情形。此時(shí)應(yīng)有14第14頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.次極大位置：滿足解得：相應(yīng)：

0

2

-

-2

yy1

=tg

y2=

-2.46

·-1.43

·+1.43

··+2.46

0·15第15頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月sin

0.0470.0171I/I00相對(duì)光強(qiáng)曲線0.0470.0174.光強(qiáng)：從中央（光強(qiáng)I0）往外各次極大的光強(qiáng)依次為0.0472I0

，0.0165I0，0.0083I0

…

I次極大

<<I主極大將依次帶入光強(qiáng)公式得到16第16頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單縫衍射圖樣演示單縫衍射（KG008，KG010）17第17頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

四.用振幅矢量法推導(dǎo)光強(qiáng)公式（N很大）各窄帶發(fā)的子波在p點(diǎn)振幅近似相等,設(shè)為

E0，透鏡f

px

x

xsin

縫平面縫寬a

ABC0觀測(cè)屏相鄰窄帶發(fā)的子波到p點(diǎn)的相位差為：

將縫等分成N個(gè)窄帶，每個(gè)窄帶寬為：18第18頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月p點(diǎn)處是多個(gè)同方向、同頻率、同振幅、對(duì)于中心點(diǎn)：E0

=

N

E0。初相依次差一個(gè)恒量

的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成，合成的結(jié)果仍為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。E0

…

E0p點(diǎn)合振幅Ep就是各子波的振幅矢量和的模。

=0，

=0，19第19頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于其他點(diǎn)p：

當(dāng)N

時(shí)，N個(gè)相接Ep

<E0。

≠0，

Ep

E0

REPE0

圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為

。

的折線將變?yōu)橐粋€(gè)圓弧，20第20頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月令有

又光強(qiáng)公式

得到21第21頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五.條紋寬度1.中央明紋寬度時(shí)，角寬度線寬度——衍射反比定律I0x1x2衍射屏透鏡觀測(cè)屏

f

122第22頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.其他明紋（次極大）寬度——單縫衍射明紋寬度的特征在時(shí)，3.波長(zhǎng)對(duì)條紋間隔的影響

—波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋間隔越寬。有23第23頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.縫寬變化對(duì)條紋的影響—縫寬越小，條紋間隔越寬。只存在中央明文，屏幕是一片亮。I0sin

∴幾何光學(xué)是波動(dòng)光學(xué)在a>>

時(shí)的極限情形。只顯出單一的明條紋

單縫的幾何光學(xué)像24第24頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六.干涉和衍射的聯(lián)系與區(qū)別

求雷達(dá)監(jiān)視范圍內(nèi)公路的長(zhǎng)度L。上無(wú)限多個(gè)子波的相干疊加。干涉和衍射都是波的相干疊加，但干涉是有限多個(gè)分立光束的相干疊加，衍射是波陣面[例]已知：一波長(zhǎng)為

=30mm的雷達(dá)在距離路邊為雷達(dá)射束與公路成15

角，天線寬度a=0.20m。d=15m處，如圖示：adL15

公路二者又常出現(xiàn)在同一現(xiàn)象中。25第25頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：將雷達(dá)波束看成是單縫衍射的0級(jí)明紋由有如圖dL15

a公路θ1

所以26第26頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.光柵（grating）光柵是由大量的等寬等間距的平行狹縫

從廣義上理解，任何具有空間周期性的衍射屏都可叫作光柵。（或反射面）構(gòu)成的光學(xué)元件?！?.3光柵衍射（書2.4節(jié)）光柵是現(xiàn)代科技中常用的重要光學(xué)元件。光通過(guò)光柵衍射可以產(chǎn)生明亮尖銳的亮紋，復(fù)色光入射可產(chǎn)生光譜，用以進(jìn)行光譜分析。1.光柵的概念27第27頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)：a是透光（或反光）部分的寬度，則：d=a+b

光柵常數(shù)3.光柵常數(shù)用電子束刻制可達(dá)數(shù)萬(wàn)條/mm（d10-1m）。反射光柵d透射光柵2.光柵的種類：d光柵常數(shù)是光柵空間周期性的表示。b是不透光（或不反光）部分的寬度，普通光柵刻線為數(shù)十條/mm—數(shù)千條/mm，28第28頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在夫瑯禾費(fèi)衍射下，位置的關(guān)系如何呢二.光柵的夫瑯禾費(fèi)衍射

0p焦距

f縫平面G觀察屏透鏡L

dsin

d

每個(gè)縫的衍射圖樣1.光柵各縫衍射光的疊加（是否會(huì)錯(cuò)開）？29第29頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月干涉主極大的位置仍由d決定，而沒(méi)有變化。以雙縫的夫瑯和費(fèi)衍射光的疊加為例來(lái)分析：不再相等，而是受到了衍射的調(diào)制。干涉條紋的各級(jí)主極大的強(qiáng)度將各縫的衍射光在主極大位置相同的情況下相干疊加。但各個(gè)Iθθ每個(gè)縫的衍射光重疊相干疊加adf透鏡θ

30第30頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（k=0,1,2,…）—正入射光柵方程明紋（主極大）條件：

0p焦距

f縫平面G觀察屏透鏡L

dsin

d

現(xiàn)在先不考慮衍射對(duì)光強(qiáng)的影響，2.多光束干涉（multiple-beaminterference）分析多光束的干涉。光柵方程是光柵的基本方程。單單來(lái)31第31頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月p點(diǎn)為干涉主極大時(shí)，NEpEp

0p焦距

f縫平面G觀察屏透鏡L

dsin

d

設(shè)有N個(gè)縫，縫發(fā)的光在對(duì)應(yīng)衍射角

方向的p點(diǎn)的光振動(dòng)的振幅為Ep，相鄰縫發(fā)的光在p點(diǎn)的相位差為

。每個(gè)32第32頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月暗紋條件：由(1),(2)得相鄰主極大間有N－1個(gè)暗紋和N－2個(gè)次極大。各振幅矢量構(gòu)成閉合多邊形，Ep多邊形外角和：由(3)和33第33頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、2、3，0

/d-(

/d)-2(/d)2

/dII0sin

N=4光強(qiáng)曲線

/4d-(

/4d)N大時(shí)光強(qiáng)

/2123441

1234

3

/2例如N=4，在0級(jí)和1級(jí)亮紋之間

k

可取即有三個(gè)極小：使條紋亮而窄。向主極大集中，34第34頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.光柵衍射（gratingdiffraction）

（1）各干涉主極大受到單縫衍射的調(diào)制。（2）為整數(shù)比時(shí)，會(huì)出現(xiàn)缺級(jí)。I單sin

0I0單-2-112(

/a)IN2I0單sin

048-4-8(

/d)單縫衍射輪廓線光柵衍射光強(qiáng)曲線N=4d=4a主極大缺±4,±8

級(jí)。35第35頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

明紋缺級(jí)現(xiàn)象的分析：衍射暗紋位置：從而出現(xiàn)缺級(jí)。干涉明紋缺級(jí)級(jí)次干涉明紋位置：時(shí)，此時(shí)在應(yīng)該干涉加強(qiáng)的位置上沒(méi)有衍射光到達(dá)，例如d=4a，則缺

4級(jí)，8級(jí)36第36頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

決定衍射中央明紋范圍內(nèi)的干涉條紋數(shù)。（3）d、a對(duì)條紋的影響：這是因?yàn)闆Q定衍射中央明紋的寬度，決定干涉主極大的的間距。而▲

若a不變

單縫衍射的輪廓線不變；d減小

主極大間距變稀，單縫中央亮紋范圍內(nèi)的主極大個(gè)數(shù)減少，則缺級(jí)的級(jí)次變低。如果出現(xiàn)缺級(jí)的話，37第37頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)

a

時(shí)，單縫衍射的輪廓線變▲

若d不變

各主極大位置不變；a減小

單縫衍射的輪廓線變寬，極端情形：此時(shí)各多縫衍射圖樣

多光束干涉圖樣：?jiǎn)慰p中央明紋范圍內(nèi)的主極大個(gè)數(shù)增加，缺級(jí)的級(jí)次變高。主極大光強(qiáng)幾乎相同。為很平坦，第一暗紋在距中心

處，sin

0I38第38頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.光柵夫瑯禾費(fèi)衍射的光強(qiáng)公式每個(gè)單縫在p點(diǎn)（對(duì)應(yīng)衍射角

）均有·EpAp

RN

oR相鄰縫在p點(diǎn)的相位差p點(diǎn)合振幅為39第39頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

單縫中央主極大光強(qiáng)

單縫衍射因子

多光束干涉因子40第40頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月sin

0I單I0單-2-112(

/a)單縫衍射光強(qiáng)曲線IN2I0單048-4-8sin

(

/d)單縫衍射輪廓線光柵衍射光強(qiáng)曲線sin

N2I0單I0單sin2N

/sin2

04-8-48(

/d)多光束干涉光強(qiáng)曲線41第41頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單縫衍射和多縫衍射干涉的對(duì)比（d=10a）19個(gè)明條紋缺級(jí)缺級(jí)單縫多縫演示縫的衍射（KG011）一維和正交光柵衍射（KG013，KG015）42第42頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三.斜入射的光柵方程、相控陣?yán)走_(dá)1.光線斜入射時(shí)的光柵方程λdsin

光柵觀察屏Lopf

idsinii和

的符號(hào)規(guī)定:n

>0i<0入射光衍射光(法線)光柵（+）（-）k確定時(shí)，調(diào)節(jié)i，則

相應(yīng)改變。—斜入射的光柵方程斜入射可以獲得更高級(jí)次的條紋（分辨率高）順時(shí)針轉(zhuǎn)向n逆時(shí)針轉(zhuǎn)向n43第43頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月改變

，即可改變0級(jí)衍射光的方向。

2.相控陣?yán)走_(dá)微波源移相器輻射單元d

n

靶目標(biāo)一維陣列的相控陣?yán)走_(dá)（1）掃描方式

相位控制掃描

頻率控制掃描（2）回波接收相鄰入射光的相位差：通過(guò)同樣的天線陣列接收。有例如0級(jí)衍射光（k=0），44第44頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月▲無(wú)機(jī)械慣性，可高速掃描。

一次全程掃描僅需幾微秒?！捎?jì)算機(jī)控制可形成多種波束。

能同時(shí)搜索、跟蹤多個(gè)目標(biāo)。▲不轉(zhuǎn)動(dòng)、天線孔徑可做得很大。

輻射功率強(qiáng)、作用距離遠(yuǎn)、分辨率高…（3）相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)

相控陣?yán)走_(dá)除軍事應(yīng)用外，還可民用：如地形測(cè)繪、氣象監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航、測(cè)速（反射波的多普勒頻移）

45第45頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)在澳大利亞Sydney大學(xué)的一維射電望遠(yuǎn)鏡陣列，（N=32，

=21cm，a=2m，d=21m，陣列長(zhǎng)213m）46第46頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月陣列寬31m，有1792個(gè)輻射單元，覆蓋240o視野。能探測(cè)到5500公里范圍內(nèi)的10m2大小的物體。用于搜索洲際導(dǎo)彈和跟蹤人造衛(wèi)星。設(shè)在美國(guó)鱈角（Capecod）的相控陣?yán)走_(dá)照片47第47頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4.4光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)一.透鏡的分辨本領(lǐng)1.圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射圓孔孔徑為D

L衍射屏觀察屏中央亮斑（愛(ài)里斑）

1f愛(ài)里斑D

愛(ài)里斑變小集中了約84%的衍射光能。（Airydisk）相對(duì)光強(qiáng)曲線1.22(

/D)sin

1I/I00（書4.3節(jié)和4.5節(jié)）48第48頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.透鏡的分辯本領(lǐng)幾何光學(xué)：

物點(diǎn)

象點(diǎn)物（物點(diǎn)集合）

象（象點(diǎn)集合）（經(jīng)透鏡）波動(dòng)光學(xué)：物點(diǎn)

象斑物（物點(diǎn)集合）

象（象斑集合）（經(jīng)透鏡）

衍射限制了透鏡的分辨能力。演示圓孔衍射（KG012）49第49頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月兩個(gè)光點(diǎn)剛可分辨非相干疊加兩個(gè)光點(diǎn)不可分辨

瑞利判據(jù)對(duì)于兩個(gè)等光強(qiáng)的非相干的物點(diǎn)，一個(gè)象斑的中心恰好落在另一象斑的邊緣可以分辨的。（Rayleighcriterion）：如果（第一暗紋處），則此兩物點(diǎn)被認(rèn)為是剛剛?cè)粝蟀咴倏拷筒荒芊直媪恕?0第50頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小孔（直徑D）對(duì)兩個(gè)靠近的遙遠(yuǎn)的點(diǎn)光源的分辨離得太近不能分辨瑞利判據(jù)剛能分辨離得遠(yuǎn)可分辨51第51頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ID**S1S20

最小分辨角（angleofminimumresolution）：分辨本領(lǐng)（resolvingpower）：52第52頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

不可選擇，望遠(yuǎn)鏡：▲

世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡：建在了夏威夷山頂?！澜缟献畲蟮纳潆娡h(yuǎn)鏡：建在了波多黎各島的地球表面僅10

12W的功率，D=305mArecibo，能探測(cè)射到整個(gè)也可探測(cè)引力波。D=8m53第53頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月顯微鏡：D不會(huì)很大，▲在正常照明下，人眼瞳孔直徑約為3mm，∴電子顯微鏡分辨本領(lǐng)很高，的結(jié)構(gòu)。電子l：0.1A

1A

（10-210-1nm）（見(jiàn)書P177例4.2）?？煞直婕s9m遠(yuǎn)處的相距2mm的兩個(gè)點(diǎn)▲夜間觀看汽車燈，遠(yuǎn)看是一個(gè)亮點(diǎn)，移近才看出是兩個(gè)燈。逐漸對(duì)

=0.55m（5500A）的黃光，

1，

可觀察物質(zhì)54第54頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.光柵光譜，光柵的色散本領(lǐng)、分辨本領(lǐng)1.光柵光譜白光（350

770nm）的光柵光譜是連續(xù)譜：0級(jí)1級(jí)2級(jí)-2級(jí)-1級(jí)(白)3級(jí)-3級(jí)k一定時(shí)，

，正入射：主極大位置也不同，形成同一級(jí)光譜。不同顏色光的55第55頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月汞的光柵光譜56第56頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線色散本領(lǐng)f—光柵后的透鏡焦距*2.光柵的色散本領(lǐng)把不同波長(zhǎng)的光在譜線上分開的能力角色散本領(lǐng)色散本領(lǐng)：波長(zhǎng)

的譜線，衍射角

，位置x+

x波長(zhǎng)為

的譜線，衍射角為

，位置為x；設(shè)：二者的關(guān)系定義：57第57頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與光柵縫數(shù)N

無(wú)關(guān)有和由減小d可增大色散本領(lǐng)，對(duì)級(jí)次k更高的光譜，色散本領(lǐng)還可進(jìn)一步增大。增大透鏡的焦距f（通?？蛇_(dá)數(shù)米），還可以再增大線色散本領(lǐng)。58第58頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月量未知波長(zhǎng)時(shí)，若在

不大處觀察光柵光譜，幾乎不變，所以D

和Dl差不多是常數(shù)，于是有

和x

，此時(shí)的光譜稱勻排光譜（棱鏡光譜為非勻排光譜）。根據(jù)拍好的勻排光譜譜片來(lái)測(cè)可采用線性內(nèi)插法。和由可看出：59第59頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.光柵的色分辨本領(lǐng)（resolvingpowerofgrating）寬度的，色散本領(lǐng)只反映譜線主極大中心分離的程度，但不能說(shuō)明譜線是否重疊，因?yàn)樽V線本身是有為此引入色分辨本領(lǐng)。

設(shè)入射波長(zhǎng)為

和

+

時(shí)，光柵的色分辨本領(lǐng)定義：兩譜線剛能分辨。下面分析R和哪些因素有關(guān)。60第60頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

的k級(jí)主極大

+

的k級(jí)主極大得(N>>1)

按瑞利判據(jù)：由圖，有：61第61頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如，對(duì)波長(zhǎng)靠得很近的Na雙線：

1=

=589nm

，都可分辨出Na雙線

2=

+

=589.6nm，

若k=2，則N=491若k=3，則N=32762第62頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了高速電子撞§4.5X射線的衍射（diffractionofX-rays）一.X射線的產(chǎn)生擊固體可產(chǎn)生一種能使膠片感光、空氣電離、熒光質(zhì)發(fā)光

的中性射線，

稱為X射線。-KAX射線X射線管+K—

陰極，A—

陽(yáng)極加速陰極發(fā)射的熱電子A

K間加幾萬(wàn)伏高壓，X射線管的結(jié)構(gòu)如下：63第63頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月威廉.倫琴1845—1923

由于發(fā)現(xiàn)X射線獲1901年（首屆）諾貝爾物理獎(jiǎng)WilhelmC.R?ntgen德國(guó)人64第64頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月X射線準(zhǔn)直縫晶體····勞厄斑

衍射圖樣證實(shí)了X射線的波動(dòng)性。勞厄（Laue）實(shí)驗(yàn)（1912）：

晶體相當(dāng)于三維光柵X射線

:10-2101nm（10-1102?）65第65頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月dd

d

dsin

12晶面ACB二.X射線在晶體上的衍射1.衍射中心：:掠射角d：

晶面間距2.同一層晶面上點(diǎn)間散射光的干涉：每個(gè)原子都是散射子波的波源。

3.面間散射光的干涉：NaCld=0.28nm符合反射定律的散射光加強(qiáng)（晶格常數(shù)）

66第66頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月散射光干涉加強(qiáng)條件：——

烏利夫—布拉格公式三.應(yīng)用▲

已知

、

可測(cè)d▲

已知

、d可測(cè)

—X射線晶體結(jié)構(gòu)分析?！猉射線光譜分析。共同獲得了1915年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。布拉格父子（W.H.Bragg，W.L.Bragg）由于利用X射線分析晶體結(jié)構(gòu)的杰出工作，67第67頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)