915-03衍射光柵ppt課件

1、第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵一一 光柵光柵 許多等寬度、等距離的狹縫排列起來(lái)形成的光學(xué)元件許多等寬度、等距離的狹縫排列起來(lái)形成的光學(xué)元件. .QoLPf衍射角衍射角第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵b b bb), 2 , 1 , 0( sin) (kkbb明紋位置明紋位置相鄰兩縫間的光程差：相鄰兩縫間的光程差：sin) (bb光柵常數(shù)：光柵常數(shù)：m101065光柵常數(shù)光柵常數(shù)衍射角衍射角b：透光部分的寬度：透光部分的寬度 b：不透光部分的寬度：不透光部分的寬度二二 光柵衍射條紋的形成光柵衍射條紋的形成 光柵的衍射條紋是

2、衍光柵的衍射條紋是衍射和干涉的總效果射和干涉的總效果sin) (bb第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵sinbbkk,2maxbbkk 條紋最高級(jí)數(shù)條紋最高級(jí)數(shù)討討 論論), 2 , 1 , 0( sin) (kkbbsin) (bb23230I 光強(qiáng)分布光強(qiáng)分布第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵1 條 縫20 條 縫3 條 縫5 條 縫 光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越亮光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越亮.亮紋的光強(qiáng)亮紋的光強(qiáng)02INI ：?jiǎn)慰p光強(qiáng)）：?jiǎn)慰p光強(qiáng)）（：狹縫數(shù)，（：狹縫數(shù)，N0I第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153

3、53 衍射光柵衍射光柵sinsin, 11bbkkk一定，一定， 減少，減少， 增大增大 bbkk1bb一定，一定， 增大，增大， 增增大大kk1光柵常數(shù)越小，明紋越窄，明紋間相隔越遠(yuǎn)光柵常數(shù)越小，明紋越窄，明紋間相隔越遠(yuǎn)), 2 , 1 , 0( sin) (kkbb入射光波長(zhǎng)越大，明紋間相隔越遠(yuǎn)入射光波長(zhǎng)越大，明紋間相隔越遠(yuǎn)第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵sin0I入射光為白光時(shí)，入射光為白光時(shí)， 不同，不同， 不同，按波長(zhǎng)分開(kāi)形成光譜不同，按波長(zhǎng)分開(kāi)形成光譜. .k一級(jí)光譜一級(jí)光譜二級(jí)光譜二級(jí)光譜三級(jí)光譜三級(jí)光譜三三 衍射光譜衍射光譜), 2 , 1

4、, 0( sin) (kkbb bb第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵例如二級(jí)光譜重疊部分光譜范圍例如二級(jí)光譜重疊部分光譜范圍nm7604002sin) (bb二級(jí)光譜重疊部分二級(jí)光譜重疊部分:nm760600紫3sin) (bbnm60023紫一級(jí)光譜一級(jí)光譜二級(jí)光譜二級(jí)光譜三級(jí)光譜三級(jí)光譜 bbsin0I第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵連續(xù)光譜：熾熱物體光譜連續(xù)光譜：熾熱物體光譜線狀光譜：鈉鹽、分立明線線狀光譜：鈉鹽、分立明線帶狀光譜：分子光譜帶狀光譜：分子光譜衍射光譜分類衍射光譜分類光譜分析光譜分析由于不同元素或化合物

5、各有自己特定的光譜，由于不同元素或化合物各有自己特定的光譜，所以由譜線的成分，可分析出發(fā)光物質(zhì)所含的元素或所以由譜線的成分，可分析出發(fā)光物質(zhì)所含的元素或化合物；還可從譜線的強(qiáng)度定量分析出元素的含量化合物；還可從譜線的強(qiáng)度定量分析出元素的含量第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵 例例1 用白光垂直照射在每厘米有用白光垂直照射在每厘米有6500條刻痕的平條刻痕的平面光柵上，求第三級(jí)光譜的張角面光柵上，求第三級(jí)光譜的張角.解解nm7604006500/cm1bb148. 165001cmcm106 . 73sin522bbk紅光紅光第三級(jí)光譜的張角第三級(jí)光譜的張角74

6、.3826.5100.90第三級(jí)光譜所能出現(xiàn)的最大波長(zhǎng)第三級(jí)光譜所能出現(xiàn)的最大波長(zhǎng)kbb90sin) (nm5133bb綠光綠光78. 065001cmcm1043sin511bbk紫光紫光26.511不可見(jiàn)不可見(jiàn)第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵0 .20nm680nm430例例2試設(shè)計(jì)一個(gè)平面透射光柵的光柵常數(shù)，使試設(shè)計(jì)一個(gè)平面透射光柵的光柵常數(shù)，使得該光柵能將某種光的第一級(jí)衍射光譜展開(kāi)得該光柵能將某種光的第一級(jí)衍射光譜展開(kāi) 角角的范圍設(shè)該光的波長(zhǎng)范圍為的范圍設(shè)該光的波長(zhǎng)范圍為 解解nm430sin) (11bbnm680)0 .20sin() (21bb

7、nm913) (bb每厘米大約有條刻痕每厘米大約有條刻痕410第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵例例3用用 的單色平行光垂直入射每毫的單色平行光垂直入射每毫米米500縫的光柵，光柵上透光部分縫的光柵，光柵上透光部分a寬度為不透光部分寬度為不透光部分b寬度的一半，求光屏上能看到幾條譜線？寬度的一半，求光屏上能看到幾條譜線？ 解：由題意知，光柵常數(shù)解：由題意知，光柵常數(shù)mm4105mm3105dab2由光柵方程：由光柵方程： k的最大值對(duì)應(yīng)的最大值對(duì)應(yīng)sin=1時(shí)時(shí) sindk 4105102k43maxd第第4級(jí)光譜不能到達(dá)光屏級(jí)光譜不能到達(dá)光屏,故最多可以出現(xiàn)

8、故最多可以出現(xiàn)3級(jí)光譜線級(jí)光譜線由于由于 根據(jù)缺級(jí)條件根據(jù)缺級(jí)條件,當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) , 缺級(jí)缺級(jí),故光屏上只能看到故光屏上只能看到 共共5條譜線條譜線. 3.3dadaba1 k3k2, 1, 0k第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵例例4用用 的納光垂直入射每厘米的納光垂直入射每厘米5000縫的光柵，在光柵上后放置一焦距為縫的光柵，在光柵上后放置一焦距為20cm的會(huì)聚透的會(huì)聚透鏡，求鏡，求1第一級(jí)與第三級(jí)明條紋的距離？第一級(jí)與第三級(jí)明條紋的距離？2最多能最多能看到第幾級(jí)明條紋？看到第幾級(jí)明條紋？3若光線以若光線以30度角入射，最多度角入射，最多能看到第幾級(jí)明紋？并

9、確定零級(jí)主條紋中心位置？能看到第幾級(jí)明紋？并確定零級(jí)主條紋中心位置？ mn590由光柵方程：由光柵方程： 很小時(shí)很小時(shí) 所以有：所以有：解：解：1光柵常數(shù)光柵常數(shù)一級(jí)明條紋與三級(jí)明條紋之間距離為：一級(jí)明條紋與三級(jí)明條紋之間距離為： mNLba6102ksindfxsindfkxmdfxx12. 02x13第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光柵衍射光柵所以有：所以有：即最多看到即最多看到5級(jí)明條紋級(jí)明條紋3光線以光線以30度角斜入射時(shí)，由斜入射光柵公式度角斜入射時(shí)，由斜入射光柵公式零級(jí)主極大條紋位置：由零級(jí)主極大條紋位置：由k=0得得 2由光柵方程：由光柵方程： ，sin=1時(shí)時(shí)k最大最大 所以有：所以有： 即最多看到即最多看到3級(jí)明紋級(jí)明紋ksind4 . 3109 . 5102