大学物理 光的衍射2017.pptx

第二部分;2、理解用波带法分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响.; 光的衍射 §1 光的衍射和惠更斯—菲涅耳原理 一、光的衍射 1、波的衍射 波在传播过程中,绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象,称为波的衍射现象。 2、光的衍射 光偏离了直线传播而绕过了障碍物进入几何阴影，并引起屏上光强不均匀分布现象。;衍射花样：光强不均匀分布的图样;缝较大时，光是直线传播的;; 波在传播过程中，波阵面上任何一点都是子波的波源，各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。;菲涅耳衍射; 夫琅和费衍射;;—— 中央明纹(中心);a;当 时,可将缝分成三个“半波带”;——暗纹(中心);3.衍射图样;讨论;（2）明纹宽度;角宽度为;（3） 缝宽变化对条纹的影响;（3） 缝宽变化对条纹的影响;（4） 波长对条纹宽度的影响 ;（4） 波长对条纹宽度的影响 ;例1、一束波长为? =500nm的平行光垂直照射在一个单缝上。(1)已知单缝衍射的第一暗纹的衍射角?1=300，求该单缝的宽度a=?;例1、一束波长为? =500nm的平行光垂直照射在一个单缝上。(2)如果所用的单缝的宽度a=0.5mm，缝后紧挨着的薄透镜焦距f=1m，求：(a)中央明条纹的角宽度；(b)中央亮纹的线宽度；(c) 第一级与第二级暗纹的距离（第一级明纹的宽度）;例1、一束波长为? =500nm的平行光垂直照射在一个单缝上。a=0.5mm，f=1m (3) 如果在屏幕上离中央亮纹中心为x=3.5mm处的P点，试求(a) 从P处看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？ (b)该P处为亮纹还是暗纹？;例2 设一监视雷达位于路边d =15m处，雷达波的波长为30mm，射束与公路成15°角，天线宽度a = 0.20m。试求：该雷达监视范围内公路长L =? ;解：将雷达波束看成是单缝衍射的0 级明纹;;sin?;;s; 1990 年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2.4 m，最小分辨角 在大气层外 615 km 高空绕地运行,可观察130亿光年远的太空深处，发现了500 亿个星系 . ;d;;二、实验装置和现象的定性解释;a;1 条 缝;;λ;不考虑衍射时, 多缝干涉的光强分布图;②衍射效应;sin?;;A.共同本质 都是光波相干迭加的结果,干涉和衍射???花样都是能量在空间不均匀分布的结果。;缺级; 为主最大出现的必要条件而非充分条件（可能缺级）;;单色平行光倾斜地射到光栅上; 复色光照射光栅时，谱线按波长向外侧依次分开排列，形成光栅光谱。;光栅光谱;;例1: 利用一个每厘米刻有4000条缝的光栅，在白光垂直照射下，可以产生多少完整的光谱？问哪一级光谱中的哪个波长的光开始与其它谱线重叠？;由 ; 设第二级光谱中波长为 的光与第三级中紫光开始重叠，这样;例2:波长为600nm的单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在sin?2=0.2处，第4级为第一个缺级。求(1)光栅上相邻两缝的距离是多少？(2)狭缝可能的最小宽度是多少？ (3)按上述选定的a、b值，实际上能观察到的全部明纹数是多少？;在-900sin?900范围内可观察到的明纹级数为 k=0,?1, ?2, ?3, ?5, ?6, ?7, ?9,共15条明纹;例3:一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长?1=440nm,?2=660nm.实验发现，两种波长的谱线(不计中央明纹)第二次重合于衍射角?=600的方向上，求此光栅的光栅常数d。; 光栅的分辨本领是指把波长靠得很近的两条谱线分辨清楚的本领。; 例:设计一光栅，要求(1)能分辨钠光谱的 5.890×10-7m和5.896×10-7m的第二级谱线； (2)第二级谱线衍射角 ; (3)第三级谱线缺级。; 这样光栅的 N 、 a 、b 均被确定。;§６ X射线的衍射;X 射线衍射---劳厄实验;布喇格父子对伦琴射线衍射的研究：;应用：;DNA 晶体的X衍射照片