圓孔衍射衍射光柵市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

第四講：圓孔衍射、衍射光柵本次課主要內(nèi)容：17-8圓孔衍射、光學(xué)儀器分辨率17-9衍射光柵17-10X射線衍射第1頁第1頁17-8圓孔衍射光學(xué)儀器分辨率光源障礙物接受屏一、試驗(yàn)裝置及現(xiàn)象第2頁第2頁1、

中央亮斑集中了衍射光能量83.5%，該亮斑為愛里斑。在愛里斑外是明、暗交替環(huán)形衍射圖樣。二、條紋特點(diǎn)及計(jì)算2、第一暗環(huán)相應(yīng)衍射角

0稱為愛里斑半角寬度。3、理論計(jì)算得：式中D為圓孔直徑。第3頁第3頁瑞利判據(jù)：假如一個點(diǎn)光源衍射圖象中央最亮處剛好與另一個點(diǎn)光源衍射圖象第一個最暗環(huán)相重疊時，這兩個點(diǎn)光源正好能被這一光學(xué)儀器所分辨。三、光學(xué)儀器分辨本事1、點(diǎn)光源通過透鏡成像時，由于光波動性，像點(diǎn)事實(shí)上是一個愛里斑。2、兩個發(fā)光點(diǎn)在光屏上成像時，各自愛里斑會有部分重疊。3、若兩個愛里斑中心很遠(yuǎn)，能夠當(dāng)作是兩個像點(diǎn)，若兩個愛里斑中心很近，則只能當(dāng)作是一個像點(diǎn)。第4頁第4頁能分辨圖示判據(jù)原則φδ不能分辨分辨極限第5頁第5頁s1s2

1

0D**

在恰能分辨時，兩個點(diǎn)光源在透鏡前所張角度，稱為最小分辨角

0。最小分辨角等于愛里斑半角寬度。第6頁第6頁圓孔衍射第一級極小值由下式給出：最小分辨角為：最小分辨角倒數(shù)稱為光學(xué)儀器分辨率第7頁第7頁17-9光柵衍射一、單縫衍射特點(diǎn)二、光柵衍射角縫寬a擋光部分b光柵常數(shù)a+b衍射角φ第8頁第8頁三、光柵衍射光柵衍射條紋是衍射和干涉總效果。xf0屏ab

ab+

()absin

+第9頁第9頁

相鄰狹縫衍射角

方向上衍射光光程差(a+b)sin

=k

（a+b）sinφ當(dāng)相鄰縫衍射光光程差滿足相長干涉條件即：光屏上相應(yīng)點(diǎn)為一明紋，稱為光柵主極大位置（光柵方程）第10頁第10頁縫數(shù)N=4時光柵衍射光強(qiáng)分布圖k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-6四、光柵衍射光強(qiáng)分布第11頁第11頁光柵衍射光強(qiáng)分布合成

第12頁第12頁五、缺級

a·sin

=k'

k'=0,±1,±2,···缺極時衍射角應(yīng)同時滿足：(a+b)·sin

=k

k=0,±1,±2,···即：k=(a+b)/a·k'

k

就是所缺級次缺級：由于單縫衍射影響，光屏上應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)干涉主極大地方，不再出現(xiàn)了現(xiàn)象，稱為缺級。第13頁第13頁k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6若：缺級k=-6缺級：k=3,6,9,...缺級光柵衍射第三級極大值位置單縫衍射第一級極小值位置第14頁第14頁六、斜入射光柵衍射(a+b)(sin

sin

0)=k

k=0,±1,±2,±3···第15頁第15頁xf0

屏

假如有幾種單色光同時投射在光柵上，在屏上將出現(xiàn)光柵光譜。復(fù)色光七、光柵光譜第16頁第16頁白光投射在光柵上，在屏上除零級主極大明條紋由各種波長混合仍為白光外，其兩側(cè)將形成由紫到紅對稱排列彩色光帶，即光柵光譜。第17頁第17頁例、波長為6000?單色光垂直入射在一光柵上，第二級明紋出現(xiàn)在sin

2=0.2處，第4級為第一個缺級。求(1)光柵上相鄰兩縫距離是多少？(2)狹縫也許最小寬度是多少？(3)按上述選定a、b值，事實(shí)上能觀測到所有明紋數(shù)是多少？第18頁第18頁在-900<sin

<900范圍內(nèi)可觀測到明紋級數(shù)為k=0,1,2,3,5,6,7,9,共15條明紋解:(1)第19頁第19頁例、一束平行光垂直入射到某個光柵上，該光束有兩種波長

1=4400?,

2=6600?試驗(yàn)發(fā)覺，兩種波長譜線(不計(jì)中央明紋)第二重疊于衍射角

=600方向上，求此光柵光柵常數(shù)d。解：第二次重疊k1=6,k2=4第20頁第20頁§1７-１０X射線衍射

1895年倫琴發(fā)覺X射線。X射線是波長很短電磁波：0.001~

0.01nm。

陽極（對陰極）陰極X射線管~104105V+第21頁第21頁一、X射線衍射---勞厄試驗(yàn)鉛板單晶片照相底片單晶片衍射勞厄斑點(diǎn)