圆孔衍射衍射光栅市公开课金奖市赛课一等奖课件

第四讲：圆孔衍射、衍射光栅本次课主要内容：17-8圆孔衍射、光学仪器分辨率17-9衍射光栅17-10X射线衍射第1页第1页17-8圆孔衍射光学仪器分辨率光源障碍物接受屏一、试验装置及现象第2页第2页1、

中央亮斑集中了衍射光能量83.5%，该亮斑为爱里斑。在爱里斑外是明、暗交替环形衍射图样。二、条纹特点及计算2、第一暗环相应衍射角

0称为爱里斑半角宽度。3、理论计算得：式中D为圆孔直径。第3页第3页瑞利判据：假如一个点光源衍射图象中央最亮处刚好与另一个点光源衍射图象第一个最暗环相重叠时，这两个点光源正好能被这一光学仪器所分辨。三、光学仪器分辨本事1、点光源通过透镜成像时，由于光波动性，像点事实上是一个爱里斑。2、两个发光点在光屏上成像时，各自爱里斑会有部分重叠。3、若两个爱里斑中心很远，能够当作是两个像点，若两个爱里斑中心很近，则只能当作是一个像点。第4页第4页能分辨图示判据原则φδ不能分辨分辨极限第5页第5页s1s2

1

0D**

在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张角度，称为最小分辨角

0。最小分辨角等于爱里斑半角宽度。第6页第6页圆孔衍射第一级极小值由下式给出：最小分辨角为：最小分辨角倒数称为光学仪器分辨率第7页第7页17-9光栅衍射一、单缝衍射特点二、光栅衍射角缝宽a挡光部分b光栅常数a+b衍射角φ第8页第8页三、光栅衍射光栅衍射条纹是衍射和干涉总效果。xf0屏ab

ab+

()absin

+第9页第9页

相邻狭缝衍射角

方向上衍射光光程差(a+b)sin

=k

（a+b）sinφ当相邻缝衍射光光程差满足相长干涉条件即：光屏上相应点为一明纹，称为光栅主极大位置（光栅方程）第10页第10页缝数N=4时光栅衍射光强分布图k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-6四、光栅衍射光强分布第11页第11页光栅衍射光强分布合成

第12页第12页五、缺级

a·sin

=k'

k'=0,±1,±2,···缺极时衍射角应同时满足：(a+b)·sin

=k

k=0,±1,±2,···即：k=(a+b)/a·k'

k

就是所缺级次缺级：由于单缝衍射影响，光屏上应当出现干涉主极大地方，不再出现了现象，称为缺级。第13页第13页k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6若：缺级k=-6缺级：k=3,6,9,...缺级光栅衍射第三级极大值位置单缝衍射第一级极小值位置第14页第14页六、斜入射光栅衍射(a+b)(sin

sin

0)=k

k=0,±1,±2,±3···第15页第15页xf0

屏

假如有几种单色光同时投射在光栅上，在屏上将出现光栅光谱。复色光七、光栅光谱第16页第16页白光投射在光栅上，在屏上除零级主极大明条纹由各种波长混合仍为白光外，其两侧将形成由紫到红对称排列彩色光带，即光栅光谱。第17页第17页例、波长为6000Å单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在sin

2=0.2处，第4级为第一个缺级。求(1)光栅上相邻两缝距离是多少？(2)狭缝也许最小宽度是多少？(3)按上述选定a、b值，事实上能观测到所有明纹数是多少？第18页第18页在-900<sin

<900范围内可观测到明纹级数为k=0,1,2,3,5,6,7,9,共15条明纹解:(1)第19页第19页例、一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长

1=4400Å,

2=6600Å试验发觉，两种波长谱线(不计中央明纹)第二重叠于衍射角

=600方向上，求此光栅光栅常数d。解：第二次重叠k1=6,k2=4第20页第20页§1７-１０X射线衍射

1895年伦琴发觉X射线。X射线是波长很短电磁波：0.001~

0.01nm。

阳极（对阴极）阴极X射线管~104105V+第21页第21页一、X射线衍射---劳厄试验铅板单晶片照相底片单晶片衍射劳厄斑点