大學(xué)物理波動(dòng)光學(xué) 17-11學(xué)習(xí)課件

1.光柵衍射光柵—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。d反射光柵d透射光柵

a是透光（或反光）部分的寬度d=a+b

光柵常量b是不透光(或不反光)部分的寬度光柵常數(shù)種類：§17-11光柵衍射1.1基本概念1.2光柵的衍射圖樣光柵衍射演示光柵衍射1.2光柵的衍射圖樣設(shè)光柵的每個(gè)縫寬均為a，在夫瑯禾費(fèi)衍射下，每個(gè)縫的衍射圖樣位置是相重疊的。不考慮衍射時(shí),多縫干涉的光強(qiáng)分布圖：sin

N2sin2N

/sin2

04-8-48(

/d)多光束干涉光強(qiáng)曲線光柵衍射λθad

f透鏡Iθθ衍射光相干疊加衍射的影響：多縫干涉條紋各級(jí)主極大的強(qiáng)度不再相等，而是受到了衍射的調(diào)制。主極大的位置沒(méi)有變化。光柵衍射sin

0I單I0單-2-112(

/a)單縫衍射光強(qiáng)曲線IN2I0單048-4-8sin

(

/d)單縫衍射輪廓線光柵衍射光強(qiáng)曲線sin

N2sin2N

/sin2

04-8-48(

/d)多光束干涉光強(qiáng)曲線光柵衍射1.3多光束干涉oP焦距

f縫平面G觀察屏透鏡L

dsin

d

（k=0,1,2,3…）---光柵方程設(shè)每個(gè)縫發(fā)的光在對(duì)應(yīng)衍射角

方向的P點(diǎn)的光振動(dòng)的振幅為EpP點(diǎn)為主極大時(shí)NEpEp明紋條件：光柵衍射I單sin

0I0單-2-112(

/a)IN2I0單sin

048-4-8(

/d)單縫衍射輪廓線光柵衍射光強(qiáng)曲線N=4d=4a此圖為N=4，=4的單縫衍射和光柵衍射的光強(qiáng)分布曲線，這里主極大缺±4,±8…級(jí)。為整數(shù)比時(shí)，明紋會(huì)出現(xiàn)缺級(jí)1.4缺級(jí)光柵衍射衍射暗紋位置：出現(xiàn)缺級(jí)。時(shí),,

q

q

=

=kkad干涉明紋缺級(jí)級(jí)次干涉明紋位置：光柵衍射判斷缺級(jí)條件思考光柵衍射2.光柵光譜

復(fù)色光照射光柵時(shí)，譜線按波長(zhǎng)向外側(cè)依次分開(kāi)排列，形成光柵光譜。光柵分光鏡（1）平行光線垂直入射時(shí)；（2）平行光線以入射角30

入射時(shí)，最多能看見(jiàn)第幾級(jí)條紋？總共有多少條條紋？（3）由于鈉光譜線實(shí)際上是及兩條譜線的平均波長(zhǎng)，求在正入射時(shí)最高級(jí)條紋此雙線分開(kāi)的角距離及在屏上分開(kāi)的線距離。設(shè)光柵后透鏡的焦距為2m.例題17-11用每毫米刻有500條柵紋的光柵，觀察鈉光譜線（nm），問(wèn)光柵光譜解（1）根據(jù)光柵方程得k的可能最大值相應(yīng)于可見(jiàn)按題意知，光柵常數(shù)為代入數(shù)值得

k只能取整數(shù)，故取k=3,即垂直入射時(shí)能看到第三級(jí)條紋。光柵光譜（2）如平行光以角入射時(shí)，光程差的計(jì)算公式應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如圖所示。在衍射角的方向上，光程差為斜入射時(shí)光柵光程差的計(jì)算ABDC

OPAB光柵光譜由此可得斜入射時(shí)的光柵方程為同樣，k的可能最大值相應(yīng)于在O點(diǎn)上方觀察到的最大級(jí)次為k1，取得光柵光譜而在O點(diǎn)下方觀察到的最大級(jí)次為k2，取得所以斜入射時(shí)，總共有條明紋。（3）對(duì)光柵公式兩邊取微分光