光的衍射7課件

1、一、光柵任何一種衍射單元周期性地、取向有序的重復(fù)排列所形成的陣列，統(tǒng)稱(chēng)為光柵 (grating) 。一維光柵是最簡(jiǎn)單且最早被制成的1. 分類(lèi)結(jié)構(gòu)一維二維三維材料振幅型位相型透射式反射式(閃耀光柵)由大量等寬等間距的平行狹縫(或反射面)所構(gòu)成一維光柵功能透射式反射式機(jī)制光柵：在玻璃片上刻劃出一系列平行等距的劃 痕,刻過(guò)的地方不透光，未刻地方透光。 振幅型透射光柵全息光柵：通過(guò)全息照相，將激光產(chǎn)生的干涉條紋 在干板上曝光，經(jīng)顯影定影制成全息光柵。通常在 1cm 內(nèi)刻有成千上萬(wàn)條透光狹縫。2. 一維光柵的制作漫反射光柵常數(shù)(光柵周期)縫(透光部分)寬度 a不透光部分寬度 b衍射角相同的光線(xiàn)，會(huì)聚在接

2、收屏的相同位置上。光柵常數(shù)與光柵單位長(zhǎng)度的刻痕數(shù) N 的關(guān)系單縫的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣，不隨縫的上下移動(dòng)而變化。二、光柵衍射10Gratings are made by ruling equally spaced parallel grooves on a glass plate, using a diamond cutting point motion.abAn array of N parallel equidistant slits,called a one-dimensional diffraction grating.a width of a transparent slit b wid

3、th of a opaque strip d grating constant d = a + bd：10-510-6m(1cm contains 1000 10000 slits）SDevice and phenomenon 裝置和現(xiàn)象L1EA：granting 光柵E：screen 屏幕L1、L2: lens 透鏡d中央明紋ACharacteristics of fringes:bright、sharp、scattered. 條紋特點(diǎn)：亮、細(xì)、疏L2DYI剖面圖：光柵透鏡屏幕尖銳、明亮各狹縫上的子波波源滿(mǎn)足相干條件，會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。屏上任一點(diǎn)P的振動(dòng)各縫上露出的各個(gè)面元的 次波源在P點(diǎn)振動(dòng)

4、的疊加疊加多縫衍射單縫衍射 + 多光束干涉光柵衍射譜線(xiàn)的特征：1. 衍射光柵（Diffraction Gratings）振幅疊加振幅矢量合成XN個(gè)同方向、同頻率的諧振動(dòng)，振幅相等、相位依次相差，求合振動(dòng)的振幅與相位。.OX42PQMRCN3結(jié)論:時(shí):一）當(dāng).1)在兩個(gè)最大之間有 N-1 個(gè)最小值 A = 02)相當(dāng)于二) 當(dāng) = 2k 時(shí):請(qǐng)大家記住這一結(jié)論!設(shè)光柵總縫數(shù)為 N,第一縫中心到 P 距離為 r12. 衍射屏上強(qiáng)度分布第一縫在P點(diǎn)引起振動(dòng)的復(fù)振幅相鄰縫到P點(diǎn)的光程差abdBCabdBC第二,三縫在P點(diǎn)引起振動(dòng)的復(fù)振幅P點(diǎn)的合成振幅：令相鄰縫對(duì)應(yīng)點(diǎn)位相差之半 縫間干涉P點(diǎn)的光強(qiáng)縫間多

5、(N)光束干涉干涉因子單縫衍射衍射因子結(jié)論：多縫衍射光強(qiáng)分布是多光束干涉光強(qiáng)分布受單縫衍射光強(qiáng)分布調(diào)制的結(jié)果。Multiple rays interferenceIabdBCabdBCabdBCabdBCThe path difference BC between rays from adjacent slits are: Grating diffraction is the combinations of N parallel rays. Any two adjacent parallel rays have a phase difference of .3.討 論1) Grating eq

6、uation 光柵方程 principal maxima 主明紋YI光柵透鏡屏幕abdBCGrating equation 光柵方程中央明紋1級(jí)明紋2級(jí)明紋3級(jí)明紋-1級(jí)明紋-2級(jí)明紋-3級(jí)明紋（主最大）* 1）主極大主極大位置取定于干涉因子，強(qiáng)度則受限于衍射因子。光柵方程當(dāng) ，即 時(shí)，因?yàn)?*1）次極大次極大位于 取極大值的點(diǎn) 在相鄰兩主極大之間有N2個(gè)次極大 次極大位于：各次極大的強(qiáng)度與0級(jí)主極大強(qiáng)度之比： 2) minima 暗紋Y光柵透鏡屏幕abdBC(minima) I中央明紋1級(jí)明紋2級(jí)明紋3級(jí)明紋-1級(jí)明紋-2級(jí)明紋-3級(jí)明紋（主最大）暗紋There are N-1 minima

7、 between two principal maxima. When N is very big, it is a dark region.*2）極小A：衍射因子為零B：干涉因子為零在相鄰兩個(gè)主極大之間有 N-1 個(gè)由多光束干涉產(chǎn)生的極小。 There are diffraction and interference干涉衍射均考慮：Only is there interference 只考慮多光束干涉：Only is there diffraction 只考慮單縫衍射: III1245-1-2-4-5Analysis of the intensity :缺級(jí)缺級(jí)-1-212-223) Ana

8、lysis of the pattern：A) If is fixed，the smaller grating constant is， the more scattered fringes are. The angular distance between two principal maxima：B) If d = a + b is fixed , the bigger is, the wider angular distance is. Only is there diffraction 只考慮單縫衍射: Only is there interference 只考慮多光束干涉：There

9、 are diffraction and interference 干涉衍射均考慮：4) Lack of the order 缺級(jí)II1245-1-2-4-5缺級(jí)缺級(jí)-22-1-212I 4) Lack of the order 缺級(jí)： From grating equation (principal maxima):is the interference orderis the diffraction order ：From minima condition of the single slit diffraction：From(1) / (2)：Ifconforms two conditi

10、ons above，缺級(jí)公式：1245-1-2-4-5I缺級(jí)缺級(jí)-22example：A gratings，b = 2a, find lack of the order：故缺級(jí)公式：I1245-1-2-4-5缺級(jí)缺級(jí)N=3245-1-4-5I1-2缺級(jí)缺級(jí)N=4I1245-1-2-4-5缺級(jí)缺級(jí)N=5I1245-1-2-4-5缺級(jí)缺級(jí)N=2缺級(jí)思考：1. 能看出缺哪些級(jí)次嗎? d / a 是多少? 2. 光柵的縫數(shù) N 是多少？5) If white light falls on, colour spectra appear from violet to red beside a central maximum.非連續(xù)光譜1級(jí)光譜2級(jí)光譜-1級(jí)光譜-2級(jí)光譜中央明紋1級(jí)光譜2級(jí)光譜-1級(jí)光譜-2級(jí)光譜中