皮偉光的衍射演示文稿

皮偉光的衍射演示文稿當(dāng)前第1頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)優(yōu)選皮偉光的衍射Ppt2當(dāng)前第2頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)3一.光的衍射1.現(xiàn)象?縫寬2.定義：

光在傳播過程中能繞過障礙物的邊緣而偏離直線傳播的現(xiàn)象叫光的衍射。當(dāng)前第3頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)43.

惠更斯—菲涅耳原理（Huygens-Fresnelprinciple）當(dāng)前第4頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)53.

惠更斯—菲涅耳原理（Huygens-Fresnelprinciple）②空間任一點(diǎn)的光振動(dòng)是所有這些子光波在該點(diǎn)的相干疊加。①波振面上每一點(diǎn)都可以看成發(fā)出球面子波的新波源惠更斯：子波的概念菲涅爾：子波干涉（子波相干疊加）的思想當(dāng)前第5頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)64.分類有限遠(yuǎn)夫朗和費(fèi)衍射無限遠(yuǎn)菲涅耳衍射近場衍射遠(yuǎn)場衍射當(dāng)前第6頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)7當(dāng)前第7頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)8二、單縫的夫瑯和費(fèi)衍射單縫的夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)光路圖衍射角*S

ff

a透鏡L透鏡L·pB縫平面觀察屏0A當(dāng)前第8頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)91明暗條紋出現(xiàn)的條件明暗條紋出現(xiàn)的位置條紋寬度（中心條紋、相鄰明或暗條紋的間距）如何準(zhǔn)確描述?oxx

當(dāng)前第9頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)10★

半波帶法11’22’a當(dāng)前第10頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)11A2A1ABCaf三個(gè)半波帶亮紋P當(dāng)前第11頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)12A2A1ABCaf四個(gè)半波帶暗紋A3P當(dāng)前第12頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)13縫被分成偶數(shù)個(gè)半波帶縫被分成奇數(shù)個(gè)半波帶中央明紋明紋中心：暗紋中心：

當(dāng)前第13頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)14★入射光斜入射到單縫上θBA明紋中心暗紋中心邊緣當(dāng)前第14頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)15中央明紋中心+1級(jí)暗紋中心-1級(jí)暗紋中心+1級(jí)明紋中心★條紋位置和寬度：①

k級(jí)暗紋位置：-1級(jí)明紋中心-2級(jí)暗紋中心-2級(jí)明紋中心+2級(jí)明紋中心+2級(jí)暗紋中心ox當(dāng)前第15頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)16④級(jí)明紋寬度中央明紋線寬度為其它明紋寬度的兩倍③

中央明紋寬度②

k級(jí)明紋位置：

中央明紋半角寬度:當(dāng)前第16頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)17★中央明紋寬度隨縫寬的變化：當(dāng)前第17頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)18★條紋間距隨光波波長的變化：當(dāng)前第18頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)19★單縫衍射的相對光強(qiáng)分布：sina1IOqlIo0.0470.0172lala-2la-當(dāng)前第19頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)20干涉與衍射的區(qū)別與聯(lián)系?課堂思考與討論共同點(diǎn)：1.干涉與衍射都是光的波動(dòng)性的體現(xiàn)；2.光的相干疊加的結(jié)果。不同點(diǎn)：（共同點(diǎn)與不同點(diǎn)）1.相干光束數(shù)量不同2.(雙縫)干涉與（單縫）衍射的條紋分布特點(diǎn)不同當(dāng)前第20頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)21當(dāng)前第21頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)22泊松亮斑當(dāng)前第22頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)23三、光柵衍射1.基本概念光柵—大量等寬等間距的平行狹縫(或反射面)

構(gòu)成的光學(xué)元件。種類：d反射光柵d透射光柵光柵常數(shù):a是透光（或反光）部分的寬度b是不透光(或不反光)部分的寬度當(dāng)前第23頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)242.光柵衍射本質(zhì)光柵衍射圖樣是單縫衍射和多光束干涉的綜合效果。當(dāng)前第24頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)25明紋（主極大）位置光柵方程缺級(jí)單縫衍射極小多光束干涉極大如果某一同時(shí)滿足以上兩式，則k級(jí)主極大缺級(jí)缺級(jí)級(jí)次缺級(jí)次數(shù)缺級(jí)條件：當(dāng)前第25頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)26第一次缺級(jí)第四級(jí)缺級(jí)當(dāng)前第26頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)27單縫衍射光強(qiáng)曲線條紋位置由多縫干涉決定，強(qiáng)度受到單縫衍射的調(diào)制。多縫衍射光強(qiáng)曲線多縫干涉光強(qiáng)曲線

衍射光強(qiáng)分布：當(dāng)前第27頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)28問題：1.在屏幕上觀測到的譜線的最高級(jí)次？2.缺級(jí)能否避免？3.光柵有何用途？4.判定光柵性能的指標(biāo)？當(dāng)前第28頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)29例1

在夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，波長為的單色光垂直入射在寬度為的單縫上，對應(yīng)于衍射角為的方向，單縫處波振面可分成的半波帶數(shù)目=？

答案：4個(gè)

當(dāng)前第29頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)30例2在夫瑯和費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，波長為的單色光垂直入射在寬度為a的單縫上，如果中央條紋兩旁第三個(gè)暗條紋之間的距離為x，求透鏡的焦距f。當(dāng)前第30頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)31例3波長為的單色光垂直照到光柵上，測得第二級(jí)主極大的衍射角為，第三級(jí)缺級(jí)。求：①光柵常數(shù)②透光縫的最小寬度a

③若=600nm,a=2um,實(shí)際呈現(xiàn)的全部級(jí)數(shù)為多少？

當(dāng)前第31頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)32光柵光譜白光（350770nm）的光柵光譜是連續(xù)譜：0級(jí)1級(jí)2級(jí)-2級(jí)-1級(jí)(白)3級(jí)-3級(jí)k一定時(shí)，，正入射：主極大位置也不同，形成同一級(jí)光譜。不同顏色光的完整光譜條件：當(dāng)前第32頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)33當(dāng)前第33頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)34四光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)1.圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射圓孔孔徑為DL衍射屏觀察屏中央亮斑（愛里斑）1f愛里斑D

愛里斑變小集中了約84%的衍射光能。（Airydisk）相對光強(qiáng)曲線1.22(/D)sin1I/I00當(dāng)前第34頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)352.透鏡的分辯本領(lǐng)幾何光學(xué)：

物點(diǎn)

象點(diǎn)物（物點(diǎn)集合）象（象點(diǎn)集合）（經(jīng)透鏡）波動(dòng)光學(xué)：物點(diǎn)

象斑物（物點(diǎn)集合）

象（象斑集合）（經(jīng)透鏡）

衍射限制了透鏡的分辨能力。當(dāng)前第35頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)36兩個(gè)光點(diǎn)剛可分辨非相干疊加兩個(gè)光點(diǎn)不可分辨

瑞利判據(jù)對于兩個(gè)等光強(qiáng)的非相干的物點(diǎn)，一個(gè)象斑的中心恰好落在另一象斑的邊緣可以分辨的。（Rayleighcriterion）：如果（第一暗紋處），則此兩物點(diǎn)被認(rèn)為是剛剛?cè)粝蟀咴倏拷筒荒芊直媪恕．?dāng)前第36頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)37小孔（直徑D）對兩個(gè)靠近的遙遠(yuǎn)的點(diǎn)光源的分辨離得太近不能分辨瑞利判據(jù)剛能分辨離得遠(yuǎn)可分辨當(dāng)前第37頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)38ID**S1S20最小分辨角（angleofminimumresolution）：分辨本領(lǐng)（resolvingpower）：當(dāng)前第38頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)39不可選擇，望遠(yuǎn)鏡：▲

世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡：建在了夏威夷山頂。▲世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡：建在了波多黎各島的地球表面僅1012W的功率，D=305mArecibo，能探測射到整個(gè)也可探測引力波。D=8m當(dāng)前第39頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)40顯微鏡：D不會(huì)很大，▲在正常照明下，人眼瞳孔直徑約為3mm，∴電子顯微鏡分辨本領(lǐng)很高，的結(jié)構(gòu)。電子l：0.1A1A（10-210-1nm）可分辨約9m遠(yuǎn)處的相距2mm的兩個(gè)點(diǎn)▲夜間觀看汽車燈，遠(yuǎn)看是一個(gè)亮點(diǎn)，逐漸移近才看出是兩個(gè)燈。對=0.55m（5500A）的黃光，1，可觀察物質(zhì)當(dāng)前第40頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)411895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了高速電子撞五X射線的衍射（diffractionofX-rays）1.X射線的產(chǎn)生擊固體可產(chǎn)生一種能使膠片感光、空氣電離、熒光質(zhì)發(fā)光的中性射線，

稱為X射線。-KAX射線X射線管+K—

陰極，A—

陽極加速陰極發(fā)射的熱電子AK間加幾萬伏高壓，X射線管的結(jié)構(gòu)如下：當(dāng)前第41頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)42威廉.倫琴1845—1923

由于發(fā)現(xiàn)X射線獲1901年（首屆）諾貝爾物理獎(jiǎng)WilhelmC.R?ntgen德國人當(dāng)前第42頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)43ddddsin12晶面ACB2.X射線在晶體上的衍射①.衍射中心：:掠射角d：

晶面間距②.同一層晶面上點(diǎn)間散射光的干涉：每個(gè)原子都是散射子波的波源。③.面間散射光的干涉：NaCld=0.28nm符合反射定律的散射光加強(qiáng)（晶格常數(shù)）當(dāng)前第43頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)44散射光干涉加強(qiáng)條件：——

烏利夫—布拉格公式三.應(yīng)用▲

已知、可測d▲

已知、d可測—X射線晶體結(jié)構(gòu)分析?！猉射線光譜分析。共同獲得了1915年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。布拉格父子（，W.L.Bragg）由于利用X射線分析晶體結(jié)構(gòu)的杰出工作，當(dāng)前第44頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)45威廉.亨利.布拉格（父）威廉.勞倫斯.布拉格（子）1862—19421890—1971當(dāng)前第45頁\共有49頁\編于星期五\6點(diǎn)46干涉、衍射總結(jié)什么叫干涉？什么叫衍射？為什么有干涉？為什么有衍射？球面子波；子波干涉雙縫、等傾、劈尖、牛頓環(huán)、邁克爾遜干涉儀單縫衍射、圓孔