光的衍射Diffractionoflight.ppt
第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,1什么是光栅,刻有大量相互平行等宽且等间距的刻痕的透,具有空间周期性的衍射屏称为衍射光栅。,明屏板为透射光栅。,缝宽b，相邻两缝间不透明部分的宽度a，,则a+b=d 称为光栅常量。,刻有大量等间距平行刻痕的金属板为反射,光栅。光盘其实就是一种反射光栅。,光波在光栅上透射或反射时，发生衍射，,形成一定的衍射图样，它是一种分光装置。,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,1什么是光栅,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,2实验装置和现象解释,装置,光栅制作录像,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,2实验装置和现象解释,置于透镜L1焦平面的线光源S，将平行光投,射于光栅G，放在透镜L2 的焦平面上的屏幕,装置,DD 上可观察到衍射图样。,N为缝数。,现象的特征,主最大和次最大。,主最大的强度正比于N 2,相邻主最大之间有条暗纹和 N-2条次最大。,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,2实验装置和现象解释,现象的特征,强度分布曲线的包络与单缝衍射强度曲线,一致,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,2实验装置和现象解释,现象的定性解释,单缝衍射因子：（单缝衍射的包络）,平行光束照射到狭缝上出现衍射图样时，,光屏上所有最大值和最小值仅取决于相应,如果是许多等宽的狭缝，（相当于光栅）,则它们会给出与单缝同样的相互重叠的衍,的衍射角,不随缝的位置的改变而改变。,射图样，各最大值在原来位置得到相应的,加强。,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,2实验装置和现象解释,现象的定性解释,缝间干涉因子：（多光束干涉）,果相邻缝间的宽度相等，那么各相邻光束,由于各缝发出的多光束是相干的，如,在叠加时有相同的相位差，因此同时将出,现多光束干涉图样，即宽大的黑暗背景中,出现明晰锐利的亮条纹，即光谱线。,录像1,录像2,录像3,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,光强,由次波叠加得P点的合振动为,光强为,u和单缝衍射因子,表示单缝衍射的光强分布，它源于单,缝衍射，是整个衍射图样的轮廓，称为单,缝衍射因子。,3强度分布,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,3强度分布,为相邻两缝对应点到P点的光程差，故,即2v为这个光程差 所引起的相位差。,故,和多光束干涉光强公式相同。它源自缝间,干涉，称为缝间干涉因子。,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,3强度分布,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,3强度分布,光栅衍射的光强是单缝衍射因子和缝间干涉,因子的乘积。,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,3强度分布,或者说单缝衍射因子对干涉主最大起着调,（单缝衍射因子）（缝间干涉因子）,制作用。,为三大公式：,光强分布 可形象地用表格表示，其中归纳,单缝衍射最小位置：,多缝干涉主最大位置：,多缝干涉最小值位置：,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,3强度分布,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,谱线的位置由光栅方程,所决定，j为谱线的级数。,可用于光栅方程,测波长：d,测光栅常量：,4光栅方程,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,主最大值的中心,到其一侧的附加最小值 之间的角距离,由下式决定,5谱线的半角宽度,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,5谱线的半角宽度,由于 的值不大，故,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,例如d=3b、N=5的情况。,=整数时，某些谱线将消失。,级数、的谱线消失。,6谱线的缺级,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,6谱线的缺级,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,复色光入射,衍射图样中有几组颜色的谱线分别对应,集合成一组光栅光谱。,于不同的波长、。波长不同的同级谱线,7光栅光谱,第2章 光的衍射（Diffraction of light）,2.8 平面衍射光栅（Plane diffraction grating）,7光栅光谱,白光入射,同级光谱，内紫外红（色散），,0级光谱为白色（无色散）,习题：26；710；1114；1517。,例2.3,例2.4,
