光的衍射北邮.ppt

光的衍射北邮
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缝较大时，光是直线传播
缝变小，衍射现象明显
阴
影
屏幕
屏幕
一、 光的衍射现象
13-1 光的衍射 ，衍射：
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例：在单缝夫朗和费衍射实验中，屏上第3级暗纹对应的单缝处波面可划分为———个半波带？若将缝宽缩小一半，原来第3级暗纹处将是——纹。
例：波长为600nm的单色平行光，垂直入射到缝宽为a=，缝后有一焦距f=60cm的透镜。在透镜焦平面上观察衍射图样.
则中央明纹宽度为———。两个第3级暗纹之间的距离为———。
明
6


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例：宽度为a的狭缝被白光照射，若红光（l=6500A）的一级暗纹落在f=30o的位置上，则a多大？若同时有l，的光的一级明纹落在此处，则此为什么颜色的光？
解：
则
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衍射光栅：由大量等间距、等宽度的平
行 狭缝 所组成的光学元件。
光栅常数：a+b
数量级为10-5~10-6m
一、光栅衍射现象:
13-3 光栅衍射
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a
b
光栅
观察屏
光栅条纹
主极大
二、光栅衍射条纹的形成
光栅方程
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三、 光栅衍射图样特点
因此，光栅衍射图样是多缝干涉，光强分布受单缝衍射光强分布调制。
l/a
-l/a
sin f
I
sin f
l/d
sin f
0
2l/d
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※光栅衍射明纹的位置只与（a+b）有关，与缝的个数N无关。
※光栅常数（a+b)越小，即N越多，明纹间隔大，明纹越亮。
※放在折射率为n的液体中
n ·(a+b) ·sin f =k
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四、斜射
P
f
O
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五、衍射光谱
(a+b) ·sin f =k
级次越高，光谱越宽，第二级谱线与第三级谱线已开始发生重叠。
k=o
k=1
k=2
k=3
重叠区
※不同元素有特定的光谱，由谱线的成分分析发光物质所含的元素。谱线是元素的“指纹”。
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例：求第三级谱线重叠的波长范围。
解题思路：
思考
求第二级谱线重叠的波长范围。
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k 就是所缺的级次
即：
（ 原则上可取 k’＝1，2，3…，但必须同时满足k为整数。）
如：
令
k’＝2,4,6,…
得 k＝3，6，9
…
处缺级
a · sin f =k'
(a+b) ·sinf=k
缝间干涉极大
单缝衍射极小
四、缺级现象
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解：
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0级
1级
2级
3级
5级
6级
7级
9级
1级
2级
3级
5级
6级
7级
9级
8级缺级
8级缺级
4级缺级
4级缺级
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※屏上看见的条纹数
再考虑缺级，对称性及中央明纹。
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第一级暗环对应的衍射角 称为艾里斑的半角宽：
1、艾里斑的半径：
13—4、 圆孔衍射 光学仪器分辨率
光源
接收屏
艾里斑
障碍物
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(/D)
sin
I / I0
0
艾里斑
比较：单缝衍射，中央明纹半角宽度：
2、瑞利判据
大多数光学仪器中的透镜是圆形的，可看做透光孔（圆孔）。
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瑞利判据：如果一物点在像平面上形成的爱里斑中心，恰好落在另一物点的衍射第一级暗环上，这两个物点恰能被仪器分辨。
D
0
*
S2
*
S1