2021-2022学年高二物理竞赛课件：光栅衍射 (1).pptx

光栅衍射光栅衍射单缝衍射条件：单缝衍射条件：单缝衍射条件：单缝衍射条件：明纹明纹暗纹暗纹单缝衍射条纹的明、暗条件单缝衍射条纹的明、暗条件k=1,2,3,.中央为明纹（零级）中央为明纹（零级）中央为明纹（零级）中央为明纹（零级）暗纹中心：暗纹中心：中央明纹角宽度：中央明纹角宽度：-2-1012半角宽度：半角宽度：可可以以证证明明，其其它它各各级级明明条条纹纹的的宽宽度为中央明条纹宽度的一半。度为中央明条纹宽度的一半。中央明纹的宽度：中央明纹的宽度：关于单缝衍射的分析关于单缝衍射的分析关于单缝衍射的分析关于单缝衍射的分析1.缝宽对衍射条纹的影响：缝宽对衍射条纹的影响：中央明纹的宽度：中央明纹的宽度：中央明纹的宽度：中央明纹的宽度：直线传播直线传播2.光波波长对衍射条纹的影响：光波波长对衍射条纹的影响：中央明纹的宽度：中央明纹的宽度：不同缝宽的单缝衍射条纹的实例比较不同缝宽的单缝衍射条纹的实例比较0.16 mm0.08 mm0.04 mm0.02 mm复色光照射单缝的光谱复色光照射单缝的光谱复色光照射单缝的光谱复色光照射单缝的光谱（计算机模拟图）（计算机模拟图）（计算机模拟图）（计算机模拟图）例例 有一单缝，宽有一单缝，宽a=0.10mm，在缝后放一焦距为，在缝后放一焦距为50cm的会聚透镜，用平行绿光的会聚透镜，用平行绿光(=546.0nm)垂直照射垂直照射单缝。试求位于透镜焦面处的屏幕上的中央明条纹及单缝。试求位于透镜焦面处的屏幕上的中央明条纹及第二级明纹宽度。第二级明纹宽度。解：解：中央明纹的宽度为中央明纹的宽度为第二级明纹的宽度为第二级明纹的宽度为 例例 用波长用波长1=400nm和和2=700nm的混合光垂直照的混合光垂直照射单缝，在衍射图样中，射单缝，在衍射图样中，l1 的第的第 k1级明纹中心位置级明纹中心位置恰与恰与l2的第的第k2级暗纹中心位置重合。级暗纹中心位置重合。求求k1和和k2。试问试问 l1 的暗纹中心位置能否与的暗纹中心位置能否与2 的暗纹中心位的暗纹中心位置重合置重合?解解：(1)由题意由题意(2)即即l1的第的第7级暗纹与级暗纹与l2的第的第4级暗纹相重合级暗纹相重合.一、衍射光栅一、衍射光栅(diffraction grating)d d反射光栅反射光栅d d透射光栅透射光栅a是透光（或反光）部分的宽度是透光（或反光）部分的宽度光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数(grating constant)(grating constant)b 是不透光是不透光(或不反光或不反光)部分的宽度部分的宽度栅栏数栅栏数=大大量量等等宽宽等等间间距距的的平平行行狭狭缝缝(或反射面或反射面)构成的光学元件。构成的光学元件。d=a+b 光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数光栅常数 a+b ab PO光栅方程：光栅方程：光栅方程：光栅方程：(grating equation)(grating equation)光栅衍射条纹的成因光栅衍射条纹的成因Oa a O1.1.单缝衍射单缝衍射单缝衍射单缝衍射 光栅的衍射条纹是单缝衍射和多缝干涉的总效果光栅的衍射条纹是单缝衍射和多缝干涉的总效果多缝干涉明条纹也称为主极大多缝干涉明条纹也称为主极大多缝干涉明条纹也称为主极大多缝干涉明条纹也称为主极大(principal maximum)(principal maximum)明条纹明条纹明条纹明条纹AabPOfEFG 2.2.多缝干涉多缝干涉多缝干涉多缝干涉光栅方程：光栅方程：-66543210-1-2-3-4-5光栅衍射光强分布光栅衍射光强分布干涉主极大干涉主极大干涉主极大干涉主极大？极大？极大？极大？极大？缺级？缺级？缺级？缺级光栅衍射的光强分布光栅衍射的光强分布