大学物理-衍射光栅

第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版1一光栅等宽度、等距离的狭缝排列起来的光学元件.QoLPf衍射角第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版2sin)'(bb二光栅衍射条纹的形成b'b'bb光栅常数：m10~1065光栅常数衍射角b：透光部分的宽度b’：不透光部分的宽度第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版3),2,1,0(sin)'(kkbb光栅方程相邻两缝间的光程差：sinsin)'(dbbΔ光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果这里的明纹也称为主极大其中为光栅常数'bbd或写成kdsin光栅常数常是按每厘米刻痕给出第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版4讨论),2,1,0(sin)'(kkbb23230Isin)'(bb光强分布1'sinbbkk',2πmaxbbkk条纹最高级数第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版5光栅中狭缝条数越多，明纹越细.1条缝20条缝3条缝5条缝条纹与光栅常数的关系第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版6'sinsin,11bbkkk一定，减少，增大．'bbkk1'bb一定，增大，增大．kk1光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远.),2,1,0(sin)'(kkbb入射光波长越大，明纹间相隔越远.这里θ一般不是很小不能取近似sin第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版7补充：谱线缺级现象*——光栅明纹——单缝暗纹条件kkbb'bkbb'bk当k取某些非零整数使k为整数时,k级谱线缺失.称谓---谱线缺级kbbsin)(上两式同时成立,则有sinbk第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版8i光栅方程可写成斜入射情况*如一平行光以与缝面夹角i,斜入射平面光栅时光程差为)sin(sinid注意:这里i和在什么情况下取正(或)负()(sinsin)bbik第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版9入射光为白光时，形成彩色光谱.三衍射光谱sin0I一级光谱二级光谱三级光谱'bb第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版10例如二级光谱重叠部分光谱范围nm760~4002sin)'(bb二级光谱重叠部分：nm760~600紫3sin)'(bbnm60023紫第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版11连续光谱：炽热物体光谱线状光谱：放电管中气体放电带状光谱：分子光谱衍射光谱分类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.第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版12例1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nm760~4006500/1'cmbb148.165001cmcm106.73'sin522bbk红光78.065001cmcm1043'sin511bbk紫光26.511不可见第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版13第三级光谱的张角74.3826.5100.90第三级光谱所能出现的最大波长kbb90sin)'('nm5133'bb绿光第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版141885年伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称Ｘ射线.1E2EX射线冷却水PKnm)10~04.0(三X射线的衍射第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版15劳厄斑点铅板单晶片照像底片单晶片的衍射1912年劳厄实验第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版161913年英国布拉格父子提出了一种解释Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺贝尔奖.布拉格反射d入射波散射波oCAB第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版17掠射角d晶格常数相邻两个晶面反射的两X射线干涉加强的条件布拉格公式,2,1,0kkdsin2CBACΔsin2d布拉格反射d入射波散射波oCAB第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版18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.布拉格公式,2,1,0kkdsin2第十一章光学11-9衍射光栅物理学第五版19DNA晶体的X衍射照片DNA分子的双螺旋结构