北京理工大学819物理光学考研课件4

1、n 第四章第四章 光的衍射光的衍射4.3.6 4.3.6 夫琅和费衍射图形的性质夫琅和费衍射图形的性质理硕教育专注于北理工考研辅导n本资料由理硕教育整理，理硕教育是全国本资料由理硕教育整理，理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校，相对唯一专注于北理工考研辅导的学校，相对于其它机构理硕教育有独有的优势。丰富于其它机构理硕教育有独有的优势。丰富的理工内部资料资源与人力资源确保每个的理工内部资料资源与人力资源确保每个学员都受益匪浅，确保了理硕教育的学员学员都受益匪浅，确保了理硕教育的学员初试通过率初试通过率89%以上，复试通过率接近以上，复试通过率接近100%，理硕教育全力助您圆北理之梦，理硕

2、教育全力助您圆北理之梦.网址网址2 2、光波受限制程度与衍射图形的关系、光波受限制程度与衍射图形的关系反比定律的物理意义反比定律的物理意义lf02 fax0a3 3、光源与衍射图形的关系、光源与衍射图形的关系00.010.020.030.040.050.06intensity多色光单缝衍射光强分布多色光单缝衍射光强分布lfxslc白光线光源单缝衍射白光线光源单缝衍射 红光线光源单缝衍射红光线光源单缝衍射 点光源单缝衍射点光源单缝衍射线光源单缝衍射线光源单缝衍射单色扩展光源照明的计算方法单色扩展光源照明的计算方法 4.4 4.4 衍射光栅衍射光栅1级光谱级光谱2级光谱级光谱-1级光谱级光谱-2级

3、光谱级光谱中央亮纹中央亮纹【引言引言】4.4.1 4.4.1 一维振幅光栅一维振幅光栅 s一维矩形波振幅光栅一维矩形波振幅光栅按按d,a,nd,a,n分为四种类型分为四种类型abdbc2.2.主极大值或主亮纹主极大值或主亮纹 如何确定主亮纹位置？如何确定主亮纹位置？3.3.暗纹和次亮纹暗纹和次亮纹 4.4.主亮纹间隔主亮纹间隔xi衍射图形分布图：衍射图形分布图：光光栅栅透透镜镜屏屏幕幕5.5.主亮纹主亮纹( (半半) )宽度宽度6.6.主亮纹强度主亮纹强度 7.7.缺级问题缺级问题7.7.单缝衍射中央亮区主亮纹数单缝衍射中央亮区主亮纹数n n 小结：小结：a,d,na,d,n对衍射图形分布的影

4、响对衍射图形分布的影响 i1267-1-2-6-7缺缺级级缺缺级级n=3267-1-6-7i1-2缺缺级级缺缺级级n=4i1267-1-2-6-7缺缺级级缺缺级级n=5i1267-1-2-6-7缺缺级级缺缺级级n=24dathere are diffraction and interference：only is there interference ：only is there diffraction： iii1245-1-2-4-5analysis of the intensity :缺缺级级缺缺级级-1-212-220a1n 缺级缺级思考：思考：1. 能看出缺哪些级次吗能看出缺哪些级次吗

5、? ? d / a 是多少是多少? ? 2. 光栅的缝数光栅的缝数 n 是多少？是多少？ 3.3.画出画出a a趋于趋于0,0,以及以及n n趋于无穷大的图形。趋于无穷大的图形。一维余弦振幅光栅一维余弦振幅光栅 光栅的衍射效率光栅的衍射效率 参见公式参见公式4 4144144 第五讲习题第五讲习题n1 1、 习题习题4 41616n2 2、 习题习题4 41818连续光谱连续光谱线状光谱线状光谱1级光谱级光谱2级光谱级光谱-1级光谱级光谱-2级光谱级光谱中央亮纹中央亮纹1级光谱级光谱2级光谱级光谱-1级光谱级光谱-2级光谱级光谱中央亮纹中央亮纹光栅光谱仪光栅光谱仪及其应用及其应用光谱仪概述光谱

6、仪概述 光谱仪主要由光源系统；分光系统和接收系统组成。光谱仪主要由光源系统；分光系统和接收系统组成。 光源在发射光谱学中是研究的对象，在吸收光谱学中则是照光源在发射光谱学中是研究的对象，在吸收光谱学中则是照明工具。明工具。分光系统是光谱仪的核心，由准直光管，分光系统是光谱仪的核心，由准直光管， 分光单元和暗箱组分光单元和暗箱组成。分光单元有三类：一类是棱镜分光光谱仪；第二类是光栅成。分光单元有三类：一类是棱镜分光光谱仪；第二类是光栅光谱仪，目前广泛使用；第三类是傅里叶变换光谱仪，这是新光谱仪，目前广泛使用；第三类是傅里叶变换光谱仪，这是新一代的光谱仪。一代的光谱仪。光谱仪的接收系统是用于测量光

7、谱成分的波长和强度，从而获光谱仪的接收系统是用于测量光谱成分的波长和强度，从而获得被研究物质的相应参数。目前有：基于光化学作用的摄像系得被研究物质的相应参数。目前有：基于光化学作用的摄像系统；基于光电作用的统；基于光电作用的ccd等光电接收系统；等光电接收系统； 基于人眼的目视系基于人眼的目视系统，统， 它也被称为看谱仪。它也被称为看谱仪。 光谱仪的结构光谱仪的结构透射式光栅光谱仪透射式光栅光谱仪 里特罗夫自准直反射式光谱仪里特罗夫自准直反射式光谱仪 利用光栅作为分光单元的光谱仪叫做光栅光谱仪。在现代利用光栅作为分光单元的光谱仪叫做光栅光谱仪。在现代光栅光谱仪中，已很少利用透射光栅作为分光元件

8、，大量使用光栅光谱仪中，已很少利用透射光栅作为分光元件，大量使用的是反射光栅，尤其是闪耀光栅。如上图的是反射光栅，尤其是闪耀光栅。如上图 所示的里特罗夫自所示的里特罗夫自准直系统，其中，图准直系统，其中，图(a)中的透镜中的透镜l起着准直和会聚双重作用，起着准直和会聚双重作用，光栅光栅g的槽面受准直平行光垂直照明；图的槽面受准直平行光垂直照明；图(b)中采用了凹面反射中采用了凹面反射镜，镜， 可用于红外光区和紫外光区。可用于红外光区和紫外光区。 作为一个分光仪器，正象前面对法布里作为一个分光仪器，正象前面对法布里-珀罗标准具分光珀罗标准具分光元件讨论中所指出的，其主要性能指标是色散本领、分辨本

9、领元件讨论中所指出的，其主要性能指标是色散本领、分辨本领和自由光谱范围。和自由光谱范围。 光栅光谱仪的性能指标一维振幅光栅分光性能一维振幅光栅分光性能 2.2.分辨本领分辨本领 3.3.色散范围色散范围 1级光谱级光谱2级光谱级光谱-1级光谱级光谱-2级光谱级光谱中央亮纹中央亮纹衍射光栅与fp比较例题二：应用多光束干涉叠加原理例题二：应用多光束干涉叠加原理 计算光栅的夫琅和费衍射计算光栅的夫琅和费衍射 第四讲作业第四讲作业n习题4.14n习题4.15n习题4.18n1. 描述一维光栅的参数有描述一维光栅的参数有n、d、a，说明每一个参数对光栅夫朗和费，说明每一个参数对光栅夫朗和费衍射图形的影响

10、。衍射图形的影响。n2 如何提高光栅的色散和分辨本领？如何提高光栅的色散和分辨本领？n3 缺级是如何产生的？如何计算缺级的干涉级？缺级是如何产生的？如何计算缺级的干涉级？n4 在光谱仪器中，人们喜欢用反射镜（平面，凹面），而不喜欢用透在光谱仪器中，人们喜欢用反射镜（平面，凹面），而不喜欢用透镜，是何道理？镜，是何道理？n5 光谱仪器配备有同样尺寸三块光栅：光谱仪器配备有同样尺寸三块光栅：1200线对线对/mm,600线对线对/mm,90线对线对/mm。当测量范围分别在可见光和红外波段时，应选用。当测量范围分别在可见光和红外波段时，应选用哪一块光栅？哪一块光栅？思思 考考 题题4.4.4 4.4.4 位相光栅位相光栅 大口径全息光栅及