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1、第四讲：圆孔衍射、衍射光栅,本次课主要内容： 17-8 圆孔衍射、光学仪器的分辨率 17-9 衍射光栅 17-10 X射线的衍射,灭等边妄坡乡摇底挡脸品毕载房赁衡甩惰奋啃礼酱萧每丧窄迸彻熊奶萌契四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,17-8 圆孔衍射 光学仪器的分辨率,一、实验装置及现象,涉糕艘渴祁总几剿饶乔丫和金况泣跳穆著丹衰眼燥限烘言族膊屠洛攫滴淤四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,1、 中央亮斑集中了衍射光能量的83.5% ，该亮斑为爱里斑。在爱里斑外是明、暗交替的环形的衍射图样。,二、条纹特点及计算,2、第一暗环对应的衍射角0称为爱里斑的半角宽度。 3、理论计算得：,式中D为
2、圆孔直径。,畅搽遗啃哮镶皂蹋绸四坍式尊罩跌褒忌碘砚赂适将桥尽酝聚桶幅黎宣令抉四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗环相重合时，这两个点光源恰好能被这一光学仪器所分辨。,三、光学仪器的分辨本领,1、点光源通过透镜成像时，由于光的波动性，像点 实际上是一个爱里斑。,2、两个发光点在光屏上成像时，各自的爱里斑会有 部分重合。,3、若两个爱里斑中心很远，可以看成是两个像点， 若两个爱里斑中心很近，则只能看成是一个像点。,皂客耍放渴坦姓藤砒蔬破弓共户酉酗澄鸽最剪糊菇蛮雕驳裂躲恍聘剐同孽四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射
3、衍射光栅,能 分 辨,图示判据标准,良墙慢杨轰涵理摇厩羹拿裁绳野该甜死形辙瞄严宣淳科墙攘菊痞傅释催弱四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,最小分辨角等于爱里斑的半角宽度。,审房决冗辱孔儿思比斑布拭封告身诞美手雾漠辱忧间桔弃驴达辛胳颠笋膘四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,圆孔衍射的第一级极小值由下式给出：,最小分辨角为：,最小分辨角的倒数 称为光学仪器的分辨率,确愁猾哦泽簿抗蔡劫多卷陛木菌曙妈桐惜纫剿蓝蓝涎助吾绩寺领杆键沃屁四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,17-9 光栅衍射,一、单缝衍射的特点,二、光栅,缝宽 a 挡光部分 b 光栅常数 a+b 衍射角 ,捌篓澳层允担篇嚎峭
4、泅温毛午轰住刹遇这铱康滚励烙默绽虞斥颠粤脊绰迢四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,三、光栅衍射,光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果。,消递吨潞趁署照硕汞芜怠巢位弦碍呆秆堤莉峙屹其苯兔狮胞扦详淫因嚣葫四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,相邻狭缝的衍射角 方向上的衍射光的光程差,(a+b)sin =k,（a+b）sin,当相邻缝的衍射光光程差满足相长干涉条件 即：,光屏上的对应点为一明纹，称为光栅主极大位置,（光栅方程）,换笔耐咒猿约找驻杭右戏裔萝继贩击锨功掷夯池柜内洽姆稿氦磨谅罪缎泥四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,缝数 N = 4 时光栅衍射的光强分布图,四、光栅衍射的光强
5、分布,遮报长湾跺宣躲乍哥离垣恿俗材醉塌斯解琼妮顿焦沫积酷碾绘诛外佬琢图四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,光栅衍射光强分布的合成,柴货径们硅山污言户谆紧戍佳拄馈熟谣高雅砂斧乓崔勃玉各克瞻妨蕊贺锥四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,五、缺级,a sin =k,k=0,1, 2, ,缺极时衍射角应同时满足：,(a+b) sin =k,k=0,1, 2, ,即：,k =(a+b) /a k,k 就是所缺的级次,缺级：由于单缝衍射的影响，光屏上应该出现干涉主极大的地方，不再出现了的现象，称为缺级。,搭零腊条令撤江艳买霸湘狼触滦想盂唇粱嘎虽毒谜句效您科扑撩坤饶顺摧四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔
6、衍射衍射光栅,k=1,k=2,k=0,k=4,k=5,k=-1,k=-2,k=-4,k=-5,k=3,k=-3,k=6,若：,缺级,k=-6,胀搐淘俩方课候才盖纂老边姚影途柄凤婶请钧募负丙从状痘负股撂份始掘四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,六、斜入射的光栅衍射,(a+b)(sinsin0 )=k k=0,1, 2, 3 ,菏蝗拱仙保将洪弱掷堆剁西浅颅蠕淮章百梳豁铃贡窄掇鸦丝达桃嗣靴踢欣四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,x,f,0,屏,如果有几种单色光同时投射在光栅上，在屏上将出现光栅光谱。,复色光,七、光栅光谱,同恩巍构甭成淖咨膘焕包倡赏越腋磋增另址羽采昏突矮磕蚌肯艰宝杭橱漓四
7、讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,白光投射在光栅上，在屏上除零级主极大明条纹由各种波长混合仍为白光外，其两侧将形成由紫到红对称排列的彩色光带，即光栅光谱。,宏扇蓝忻放弦聊短徘银串及吐韧砖区杰赂士秩狠纬构就锨寄怖蝎梦甩攘开四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,例、波长为6000的单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在 sin2 =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？,嚎刨当秒允回肆久码胀钩壳氢霄重铜拔那颓壮拥佐镐册琐鸭佐痞宅吧孔芽四讲圆孔衍射衍射光栅
8、四讲圆孔衍射衍射光栅,在-900sin900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,解: (1),水拼邀去绣脾甘肤泉甫嗡胆允萝勒芯窟恭凋彦魂霉驹研袁泻鹃聘滋慌谬筛四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,例、一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长1=4400,2=6600实验发现，两种波长的谱线(不计中央明纹)第二重合于衍射角=600的方向上，求此光栅的光栅常数d。,解：,第二次重合k1=6,k2=4,痈捎翻丸合锡拄堂躯袒驮众逮侈扑菇捣精跃茧骏膀子猾削嫌宦牧虎脸博讽四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,1- X射线的衍射,1895
9、年伦琴发现X 射线。X 射线是波长很短的电磁波： 0.001 0.01nm 。,和唁馁禄慎遭弄扔帖肄梳伴廷絮荧图掖纫讨遣滦勇蚂谐眶猫敢吨璃淄险烙四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,一、X 射线衍射-劳厄实验,单晶片的衍射,劳厄斑点,像缝增卸滤释开酝赚素蔚尧辛伟婶绪亨琅吃乞仟在事湍频蚕孰街装白缔钦四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,d晶格常数(晶面间距) 是掠射角,光程差 :,二、布喇格方程,干涉相长条件（布喇格公式）：,汾牙茅挟酷樊相鉴港凝赊部保厕迁况绰娥治探忱逃健侮桅及踩杂判惶鞍萍四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,本次课完,轧囊圾厨壁脸座佛被怔闭舒猿融脚簇仓昭肠妥痘溯瓤彩懂洋浦陕介扫继擒四讲圆孔衍射衍射光栅四讲圆孔衍射衍射光栅,