物理学原理及工程应用WL光栅构造光栅衍射条纹光栅光谱PPT学习教案

1、会计学1物理学原理及工程应用物理学原理及工程应用WL光栅构造光栅光栅构造光栅衍射条纹光栅光谱衍射条纹光栅光谱01 光栅构造光栅光栅 许多等宽的狭缝等距离排列形成的光学元件许多等宽的狭缝等距离排列形成的光学元件透射光栅透射光栅 在透明衬底上刻有在透明衬底上刻有 大量等宽等间距的刻痕大量等宽等间距的刻痕刻痕宽度刻痕宽度 b透明宽度透明宽度 adab 每毫米达到上千条单缝每毫米达到上千条单缝 第1页/共23页光滑部分光滑部分 a刻槽宽度刻槽宽度 b 在光洁度很高的金属表面在光洁度很高的金属表面 刻出一系列等间距平行细槽刻出一系列等间距平行细槽 光滑部分用来反射光光滑部分用来反射光 第2页/共23页方

2、向上相邻两缝发出的光方向上相邻两缝发出的光到达到达 P 点的光程差点的光程差sind 光栅衍射是多缝干涉和单缝衍射的综合结果光栅衍射是多缝干涉和单缝衍射的综合结果sindk当当 约定衍射角约定衍射角在光轴上方取值为正，下方为负在光轴上方取值为正，下方为负第3页/共23页123NAAAAA1230NAAAAA0ANA20IN I200IA 如果各缝光的振幅相同如果各缝光的振幅相同200N II光强远远大于一个缝的光强光强远远大于一个缝的光强 主极大主极大(谱线谱线)sindk05/33第4页/共23页2 多缝干涉形成的暗条纹()sin()nabkN k为主极大级数为主极大级数 n为正整数，为正整

3、数，n=1，2，3，（，（N-1） N为光栅缝总数为光栅缝总数 相邻的两个主极大之间有相邻的两个主极大之间有（N-1）个暗条纹）个暗条纹第5页/共23页等振幅的多光束干涉等振幅的多光束干涉6N 2220AN A2k2 kN20A 1, 2, 3, 4, 5k 1, 2, (1);(1), (2), 2(1); (21),kNNNNN 第6页/共23页 两个暗条纹之间必然是亮条纹两个暗条纹之间必然是亮条纹 次主极大次主极大 两个主极大两个主极大之间之间 有有N2个次主极大个次主极大 是是一些狭缝发出的光的干涉相长一些狭缝发出的光的干涉相长 和和一些狭缝发出的光的干涉相消一些狭缝发出的光的干涉相消

4、第7页/共23页1) 方向第方向第1个和第个和第N个缝个缝 到到 P点的光程差点的光程差sinNd缝缝1和缝和缝(N/2+1)到到P点的光程差点的光程差 _ /2缝缝2和缝和缝(N/2+2)到到P点的光程差点的光程差 _ /2缝缝N/2和缝和缝N到到P点的光程差点的光程差 _ /2光栅上半部和下半部对应的缝发出的光在光栅上半部和下半部对应的缝发出的光在P干涉相消干涉相消第8页/共23页sinNd P点为暗条纹点为暗条纹距中心距中心O点最近邻的暗条纹的衍射角点最近邻的暗条纹的衍射角1N d122N dsin1sind11sind1第9页/共23页sin2Nd将光栅分为相等的将光栅分为相等的4部分

5、部分第第1部分和第部分和第2部分对应的狭缝部分对应的狭缝发出的光到发出的光到P点的光程差为点的光程差为/2第第3部分和第部分和第4部分对应的狭缝的光到部分对应的狭缝的光到P点的光程差为点的光程差为 /2 方向对应的是暗条纹方向对应的是暗条纹 112N d1d第10页/共23页sinNdk满足满足, 2,kNN 整数整数ksindk两个主极大之间有两个主极大之间有( (N-1)个暗条纹个暗条纹 次主极大次主极大 两个主极大之间有两个主极大之间有(N-2)个次主极大个次主极大 第11页/共23页sinakN个单缝的位置不同个单缝的位置不同 衍射条纹相重合衍射条纹相重合单缝衍射光强对多缝干涉的光强分

6、布起到调制作用单缝衍射光强对多缝干涉的光强分布起到调制作用 第12页/共23页sindksinakkkda 主极大没有出现主极大没有出现如果如果dkka第13页/共23页20IN Isindk第14页/共23页 中央零级条纹为白光，两侧为彩色条纹中央零级条纹为白光，两侧为彩色条纹 谱线级次较高时，发生谱线重合谱线级次较高时，发生谱线重合 第15页/共23页物质的发光物质的发光 反映了其内部结构反映了其内部结构 以及组成的粒子之间相互作用的信息以及组成的粒子之间相互作用的信息光谱分析可以获知物质内部结构信息光谱分析可以获知物质内部结构信息光谱分析光谱分析 现代物质分析重要手现代物质分析重要手段段

7、 sindk第16页/共23页衍射是相干光束的精细叠加衍射是相干光束的精细叠加干涉是两束，或几束有限的光的相干叠加干涉是两束，或几束有限的光的相干叠加04 衍射和干涉的联系 第17页/共23页干涉和衍射没有严格的区别干涉和衍射没有严格的区别二者常常出现在同一现象中二者常常出现在同一现象中光的波动现象是光的干涉光的波动现象是光的干涉和衍射的综合效应和衍射的综合效应第18页/共23页, 600 nm的单色光垂直入射在一光栅上的单色光垂直入射在一光栅上, 有有2个相邻个相邻主极大分别出现主极大分别出现sin1=0.20在和在和sin2=0.30处处, 第第4级缺级缺级级求求1) 光栅常数光栅常数2) 光栅狭缝的最小宽度光栅狭缝的最小宽度3) 实际观察的条纹级数实际观察的条纹级数 依题意依题意1sindk2sin(1)dk6216 10sinsindm第19页/共23页4dkka61.5 104dam1k取取4ka