915-03衍射光栅ppt课件

1、第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅一一 光栅光栅 许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件. .QoLPf衍射角衍射角第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅b b bb), 2 , 1 , 0( sin) (kkbb明纹位置明纹位置相邻两缝间的光程差：相邻两缝间的光程差：sin) (bb光栅常数：光栅常数：m101065光栅常数光栅常数衍射角衍射角b：透光部分的宽度：透光部分的宽度 b：不透光部分的宽度：不透光部分的宽度二二 光栅衍射条纹的形成光栅衍射条纹的形成 光栅的衍射条纹是

2、衍光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果射和干涉的总效果sin) (bb第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅sinbbkk,2maxbbkk 条纹最高级数条纹最高级数讨讨 论论), 2 , 1 , 0( sin) (kkbbsin) (bb23230I 光强分布光强分布第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅1 条 缝20 条 缝3 条 缝5 条 缝 光栅中狭缝条数越多，明纹越亮光栅中狭缝条数越多，明纹越亮.亮纹的光强亮纹的光强02INI ：单缝光强）：单缝光强）（：狭缝数，（：狭缝数，N0I第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153

3、53 衍射光栅衍射光栅sinsin, 11bbkkk一定，一定， 减少，减少， 增大增大 bbkk1bb一定，一定， 增大，增大， 增增大大kk1光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远), 2 , 1 , 0( sin) (kkbb入射光波长越大，明纹间相隔越远入射光波长越大，明纹间相隔越远第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅sin0I入射光为白光时，入射光为白光时， 不同，不同， 不同，按波长分开形成光谱不同，按波长分开形成光谱. .k一级光谱一级光谱二级光谱二级光谱三级光谱三级光谱三三 衍射光谱衍射光谱), 2 , 1

4、, 0( sin) (kkbb bb第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅例如二级光谱重叠部分光谱范围例如二级光谱重叠部分光谱范围nm7604002sin) (bb二级光谱重叠部分二级光谱重叠部分:nm760600紫3sin) (bbnm60023紫一级光谱一级光谱二级光谱二级光谱三级光谱三级光谱 bbsin0I第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅连续光谱：炽热物体光谱连续光谱：炽热物体光谱线状光谱：钠盐、分立明线线状光谱：钠盐、分立明线带状光谱：分子光谱带状光谱：分子光谱衍射光谱分类衍射光谱分类光谱分析光谱分析由于不同元素或化合物

5、各有自己特定的光谱，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化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅 例例1 用白光垂直照射在每厘米有用白光垂直照射在每厘米有6500条刻痕的平条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角面光栅上，求第三级光谱的张角.解解nm7604006500/cm1bb148. 165001cmcm106 . 73sin522bbk红光红光第三级光谱的张角第三级光谱的张角74

6、.3826.5100.90第三级光谱所能出现的最大波长第三级光谱所能出现的最大波长kbb90sin) (nm5133bb绿光绿光78. 065001cmcm1043sin511bbk紫光紫光26.511不可见不可见第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅0 .20nm680nm430例例2试设计一个平面透射光栅的光栅常数，使试设计一个平面透射光栅的光栅常数，使得该光栅能将某种光的第一级衍射光谱展开得该光栅能将某种光的第一级衍射光谱展开 角角的范围设该光的波长范围为的范围设该光的波长范围为 解解nm430sin) (11bbnm680)0 .20sin() (21bb

7、nm913) (bb每厘米大约有条刻痕每厘米大约有条刻痕410第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅例例3用用 的单色平行光垂直入射每毫的单色平行光垂直入射每毫米米500缝的光栅，光栅上透光部分缝的光栅，光栅上透光部分a宽度为不透光部分宽度为不透光部分b宽度的一半，求光屏上能看到几条谱线？宽度的一半，求光屏上能看到几条谱线？ 解：由题意知，光栅常数解：由题意知，光栅常数mm4105mm3105dab2由光栅方程：由光栅方程： k的最大值对应的最大值对应sin=1时时 sindk 4105102k43maxd第第4级光谱不能到达光屏级光谱不能到达光屏,故最多可以出现

8、故最多可以出现3级光谱线级光谱线由于由于 根据缺级条件根据缺级条件,当当 时时 , 缺级缺级,故光屏上只能看到故光屏上只能看到 共共5条谱线条谱线. 3.3dadaba1 k3k2, 1, 0k第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅例例4用用 的纳光垂直入射每厘米的纳光垂直入射每厘米5000缝的光栅，在光栅上后放置一焦距为缝的光栅，在光栅上后放置一焦距为20cm的会聚透的会聚透镜，求镜，求1第一级与第三级明条纹的距离？第一级与第三级明条纹的距离？2最多能最多能看到第几级明条纹？看到第几级明条纹？3若光线以若光线以30度角入射，最多度角入射，最多能看到第几级明纹？并

9、确定零级主条纹中心位置？能看到第几级明纹？并确定零级主条纹中心位置？ mn590由光栅方程：由光栅方程： 很小时很小时 所以有：所以有：解：解：1光栅常数光栅常数一级明条纹与三级明条纹之间距离为：一级明条纹与三级明条纹之间距离为： mNLba6102ksindfxsindfkxmdfxx12. 02x13第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅所以有：所以有：即最多看到即最多看到5级明条纹级明条纹3光线以光线以30度角斜入射时，由斜入射光栅公式度角斜入射时，由斜入射光栅公式零级主极大条纹位置：由零级主极大条纹位置：由k=0得得 2由光栅方程：由光栅方程： ，sin=1时时k最大最大 所以有：所以有： 即最多看到即最多看到3级明纹级明纹ksind4 . 3109 . 5102