高二物理竞赛光的波动课件 (2).pptx

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1、光的波动2光栅衍射光强分布公式光栅衍射光强分布公式d单缝衍射的振幅分布单缝衍射的振幅分布和强度分布为和强度分布为由几何关系可得由几何关系可得:相邻两缝发出的光在相邻两缝发出的光在 P P 点引起的光振动相位差为点引起的光振动相位差为fdEEsin020sinII sin2asin)(2ba2sin2RE 2sin20NRE3l 单缝衍射因子单缝衍射因子多光束干涉因子多光束干涉因子若若若若l主极大位置及光强主极大位置及光强l暗纹公式暗纹公式2sin2sin0NEE22sin2sin）（）（N讨讨 论论2sin）（2202sin2sinsinNIIm2k2sin2kdkdsin0)2sin(0)2

2、sin(N22sinNIIm02sin2sin2N2 mNNmdsin),2, 0(NNm4若若即即同时同时即即(1)(2)(1)(1)、 (2)(2)联立得联立得l缺级条件缺级条件0sin0sin sin ka sinka12sin2sinN2ksin2d 3 , 2 , 1 , 0sinkkd kadk)(取非零整数k).3 , 2 , 1( k5 波长为波长为600nm600nm的平行光垂直照射在一光栅上，的平行光垂直照射在一光栅上，有 两 个 相 邻有 两 个 相 邻 主 极 大 明 纹主 极 大 明 纹 分 别 出 现 在分 别 出 现 在sinsinj j1 1=0.20=0.20

3、和和sinsinj j2 2=0.30=0.30处，且第处，且第四四级缺级级缺级. .(1) (1) 光栅常数；光栅常数； (2) (2) 光栅狭缝的最小宽度光栅狭缝的最小宽度(3) (3) 实际可观察到的明纹级数和条数实际可观察到的明纹级数和条数kd1sin1)(sin2 kd)sin(sin12d12sinsind96600 10m6.0 10 m0.300.20例例1解解求求6 (2) (2) 第四级主极大缺级，有第四级主极大缺级，有k k 取取1 1 得最小缝宽得最小缝宽 (3) (3) 当当j=(pi/2)j=(pi/2)时，由光栅方程得最高级数时，由光栅方程得最高级数实际可以观察到

4、实际可以观察到 0,0,1,1,2, 2, 3, 3, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 9 9级共级共1515条谱线条谱线. .mda6105 . 14/kad410/maxdk7入射光为入射光为白光白光时，形成时，形成彩色光谱彩色光谱. 衍射光谱衍射光谱 (光栅光谱光栅光谱)sin0I一级光谱一级光谱二级光谱二级光谱三级光谱三级光谱ba入射光包含几种不同波长的光，经光栅衍射后除中央主极大重合外，彼此分开，该现象称为8例如例如二级光谱重叠部分光谱范围二级光谱重叠部分光谱范围nm 7604002sin)(ba二级光谱重叠部分二级光谱重叠部分：nm 760600紫3sin)(banm 6002

5、3紫9 光盘的凹槽形成一个衍射光栅，在白光光盘的凹槽形成一个衍射光栅，在白光 下能观察到入射光被分离成彩色光谱下能观察到入射光被分离成彩色光谱.10光谱分析光谱分析由于不同元素（或化合物）各有自己特由于不同元素（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化合物；还可从谱线的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强度定量分析出元素的含量.11 例例2 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条条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角.解解nm 7604

6、006500/cm 1ba148. 165001cmcm106 . 73sin522bak红光红光26.511不可见不可见78. 065001cmcm1043sin511bak紫光紫光 12第第三三级光谱的级光谱的张角张角74.3826.5100.90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kba90sin)(nm 5133ba绿光绿光13光栅的分辨本领光栅的分辨本领 将波长相差很小的两个波长将波长相差很小的两个波长 和和 + 分开的能力分开的能力.光栅的分辨本领定义为光栅的分辨本领定义为R设：设： + + 的的k k 级主极大正好与级主极大正好与 的的 第第( (kNkN+1

7、)+1)极小重合，极小重合，是两谱线是两谱线能被光能被光 栅分辨的极限，则有栅分辨的极限，则有14说明：说明：即即)(sin kdNkNd1sinNkNk1)(kN kNR整理得整理得增大主极大级次增大主极大级次 k k 和总缝数和总缝数 N N , , 可提高光栅的分辨率可提高光栅的分辨率. .15 1895 1895年年伦琴伦琴发现，受高速电子撞击的金属发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称会发射一种穿透性很强的射线称射线射线.1E2EX 射线射线冷却水冷却水PKnm)1004. 0(八八 X 射线的衍射（射线的衍射（15.10）16劳劳 厄厄 斑斑 点点铅板铅板单晶片单晶片 照像底片照像底片 单晶片的衍射单晶片的衍射19121912年劳厄实验年劳厄实验