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1、11-6 光的衍射11-7 单缝衍射11-8 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领11-9 衍射光栅第十一章 光学 - 光的衍射一 光栅 由大量的等宽度、等间距的平行狭缝构成的光学元件.透射光栅类型：透射光栅 反射光栅反射光栅光栅常数：光栅常数：透光部分的宽度：不透光部分的宽度光栅常数光栅常数: 取决于单位长度内 光栅的狭缝数.如:宽10cm、总刻痕数N = 104105的光栅多个同方向同频率简谐振动的合成多个同方向同频率简谐振动合成仍为简谐振动2）1） 个矢量依次相接构成一个闭合的多边形 .2）1） 个矢量依次相接构成一个闭合的多边形 .多缝干涉相邻两缝间的光程差：衍射角二 光栅衍射条纹的形成1.主
2、明纹相邻两缝光束间的相位差相邻两缝光束间的相位差: :-光栅方程光栅方程所对应的主明纹:第一级,第二级主明纹.所对应的主明纹:中央主明纹.1.主明纹2. 暗纹-主明纹相邻两缝光束间的相位差:1.主明纹2. 暗纹N=6级次1.主明纹2. 暗纹3. 次明纹在相邻的两个主明纹之间有N-1条暗纹, N-2条次明纹. .衍射角4.缺级现象如果某一级主明纹衍射角同时满足多缝干涉极大单缝衍射极小 每一单缝在此方向对应暗纹中心，这样，按照光栅公式应该出现明纹的地方，实际上却是暗区这种现象叫做光栅的缺级现象.缺级级数单缝衍射单缝衍射多缝干涉多缝干涉随级数增大，亮度减小随级数增大，亮度减小. .光栅衍射光栅衍射N
3、=6, b+b/b=3一定， 减少， 增大 光栅常数越小，明纹越细，明纹间距越大.当 较小时， 光栅中狭缝条数越多，明纹越细，越亮，间距越大.(a)1条缝(f)20条缝(e)6条缝(c)3条缝(b)2条缝(d)5条缝入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成光谱.一级光谱二级光谱三级光谱三 衍射光谱例如二级光谱重叠部分光谱范围二级光谱重叠部分:一级光谱二级光谱三级光谱光谱分析由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量.光栅衍射（多缝干涉单缝衍射）的条纹: 由主明纹和次明纹组成,相邻的两个主明纹之间有
4、N-1条暗纹, N-2条次明纹.-主明纹- 暗纹-缺级级数 例 用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角.解红光第三级光谱的张角第三级光谱所能出现的最大波长绿光紫光不可见例 波长=600nm的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为 ,且第四级是缺级求: (1) 光栅常数等于多少？ (2) 透光缝可能的最小宽度等于多少？ (3) 可能观察到的全部主极大的条数 例 波长=600nm的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为 ,且第四级是缺级求: (1) 光栅常数等于多少？解-主明纹例 波长=600nm的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极
5、大的衍射角为 ,且第四级是缺级求: (2) 透光缝可能的最小宽度a等于多少？ 缺级级数缺级级数: :例 波长=600nm的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为 ,且第四级是缺级求: (3) 在选定了上述(a + b)和a之后，可能观察到的全部主极大的条数缺级缺级可能观察到的全部主极大的级次:0,1,2,3,5,6,7,9.共15条主极大. 1895年11月,德国物理学家伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线X 射线冷却水-射线四 X 射线的衍射 12月22日伦琴为夫人的手拍下了第一张 x 光照片 1901年伦琴获第一个诺贝尔物理学奖 1895年11月,德国物理
6、学家伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线X 射线冷却水-射线劳 厄 斑 点铅板单晶片 照像底片 单晶片的衍射1912年劳厄实验 1914 1914年劳厄获诺贝尔物理学年劳厄获诺贝尔物理学奖奖晶面晶面晶格常数 d掠射角掠射角干涉加强：干涉加强：-布拉格公式 1913年英国布拉格父子提出了一种解释射线衍射的方法，给出了定量结果. 1915年布拉格父子同获诺贝尔物理学奖 布拉格公式 用途 测量射线的波长研究X射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能.例如对大分子 DNA 晶体的成千张的X射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的双螺旋结构.DNA 晶体的X衍射照片DNA 分子的双螺旋结构作业P170 11-30 11-31
