光的衍射精选PPT.ppt

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1、关于光的衍射课件第1页，讲稿共26张，创作于星期日章末小结章末小结 一基本概念一基本概念 1光的衍射、衍射角、角宽度、半角宽度、角半径光的衍射、衍射角、角宽度、半角宽度、角半径 2菲涅耳衍射、夫朗禾费衍射菲涅耳衍射、夫朗禾费衍射 3菲涅耳半波带、波带片菲涅耳半波带、波带片 4光栅、光栅常数、光栅谱线光栅、光栅常数、光栅谱线二基本物理量二基本物理量1光栅常数光栅常数d 2单缝单缝u 3光栅光栅 4圆孔圆孔m 第2页，讲稿共26张，创作于星期日三基本原理三基本原理惠更斯菲涅耳原理惠更斯菲涅耳原理 四基本方法四基本方法1近场衍射（菲涅耳衍射）：半波带法近场衍射（菲涅耳衍射）：半波带法 2远场衍射（夫

2、朗和菲衍射）远场衍射（夫朗和菲衍射）（1）振幅矢量叠加法）振幅矢量叠加法（2）复数积分法）复数积分法第3页，讲稿共26张，创作于星期日五基本关系五基本关系1近场衍射近场衍射（1）菲涅耳圆孔：）菲涅耳圆孔：孔露出的半波带数：孔露出的半波带数：合振动振幅：合振动振幅：特例特例 第4页，讲稿共26张，创作于星期日（2）菲涅耳圆屏：）菲涅耳圆屏：屏挡住的波带数屏挡住的波带数 合振动振幅合振动振幅 特例特例（3）菲涅耳波带片）菲涅耳波带片 主焦点主焦点F焦距为焦距为一系列次焦点为一系列次焦点为 第5页，讲稿共26张，创作于星期日2夫朗禾费衍射（远场衍射）夫朗禾费衍射（远场衍射）第6页，讲稿共26张，创作

3、于星期日3 3晶体对晶体对X X射线的衍射射线的衍射布拉格方程：布拉格方程：4闪耀光栅闪耀光栅 1.平行光垂直于槽面入射：平行光垂直于槽面入射：2平行光垂直于光栅平面入射：平行光垂直于光栅平面入射：第7页，讲稿共26张，创作于星期日习题分析习题分析 一、选择题一、选择题1.在夫琅禾费单缝衍射中，对于给定的入射在夫琅禾费单缝衍射中，对于给定的入射光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹。置不变外，各级衍射条纹。B (A)对应的衍射角变小；对应的衍射角变小；(B)对应的衍射角变大；对应的衍射角变大；(C)对应的衍射角也不变；对应的衍射角也不

4、变；(D)光强也不变。光强也不变。第8页，讲稿共26张，创作于星期日2.波长波长 =500 nm 的单色光垂直照射到宽度的单色光垂直照射到宽度 a=0.25 mm 的单缝上，单缝后面放置一凸的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹，今测得屏幕上中央明条用以观测衍射条纹，今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹的暗条纹之间的距离的暗条纹之间的距离 d=12 mm 为，则透镜为，则透镜的焦距的焦距 f 为：为：B (A)2m (B)1m (C)0.5m(D)0.2m (

5、E)0.1m第9页，讲稿共26张，创作于星期日3.一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数栅常数(a+b)为下列情况为下列情况(b 代表每条缝代表每条缝的宽度的宽度)k=3、6、9 等级次的主极大均不等级次的主极大均不出现？出现？B (A)a+b=2b (B)a+b=3b(C)a+b=4b (D)a+b=6b第10页，讲稿共26张，创作于星期日二、计算题二、计算题1、波长为、波长为0=4800的单色光，从远处光源发出，穿的单色光，从远处光源发出，穿过一直径为过一直径为 D=2.4mm的小圆孔，与孔相距的小圆孔，与孔相距 r0=1m处放一屏幕，求：处放一屏幕

6、，求：（1）屏上正对孔中心的）屏上正对孔中心的P0 点是亮点还是暗点？点是亮点还是暗点？（2）要使它变暗，屏幕至少要移动多远？）要使它变暗，屏幕至少要移动多远？用半波带法用半波带法,孔径边缘处对应的半波带数为孔径边缘处对应的半波带数为 k解解:第11页，讲稿共26张，创作于星期日即在即在 P P0 0点是亮点点是亮点(2)(2)要要P P0 0 点为暗处点为暗处,令令 k=2k=2,则则故故即屏幕要远离孔移动即屏幕要远离孔移动 0.25 0.25 mm才使才使 P P0 0 变暗变暗第12页，讲稿共26张，创作于星期日要要P P0 0 点为暗处点为暗处,令令 k=4k=4,则则故故即屏幕要向孔

7、方向移动即屏幕要向孔方向移动 0.375 0.375 mm才使才使 P P0 0 变暗变暗第13页，讲稿共26张，创作于星期日 2、若一菲涅耳半波带只将前五个偶数半波带挡、若一菲涅耳半波带只将前五个偶数半波带挡住和只将前住和只将前50个奇数半波带挡住，分别求它们个奇数半波带挡住，分别求它们衍射中心强度与直线传播时之比。衍射中心强度与直线传播时之比。解：解：（1）直线传播时直线传播时（2）第14页，讲稿共26张，创作于星期日3、若有一波长为若有一波长为=600nm 的单色平行光，的单色平行光，垂直入射到缝宽垂直入射到缝宽 a=0.6mm 的单缝上的单缝上，缝后缝后有一焦距有一焦距 f=40 cm

8、 透镜。透镜。试求试求：（1）屏上中央明纹的宽度屏上中央明纹的宽度;（2）若在屏上若在屏上 P 点观察到一明纹，点观察到一明纹，op=1.4mm 问问 P 点处是第几级明纹，对点处是第几级明纹，对 P 点点而言狭缝处波面可分成几个半波带？而言狭缝处波面可分成几个半波带？解：解：(1)两个第一级暗纹中心间的距离即为中两个第一级暗纹中心间的距离即为中央明纹的宽度央明纹的宽度第15页，讲稿共26张，创作于星期日第16页，讲稿共26张，创作于星期日第17页，讲稿共26张，创作于星期日4、波长为波长为 500nm 的单色光，以的单色光，以 30入射角入射角照射在光栅上，发现原在垂直入射时的中央照射在光栅

9、上，发现原在垂直入射时的中央明条纹的位置现在改变为第二级光谱的位置，明条纹的位置现在改变为第二级光谱的位置，求此光栅每求此光栅每 1cm 上共有多少条缝？最多能看上共有多少条缝？最多能看到几级光谱？共可看到几条谱线？到几级光谱？共可看到几条谱线？原中央明纹处原中央明纹处第18页，讲稿共26张，创作于星期日令令 =p/2，第19页，讲稿共26张，创作于星期日5、一平面透射光栅，当用白光垂直照射时，能、一平面透射光栅，当用白光垂直照射时，能在在30角衍射方向上观察到角衍射方向上观察到6000的第二级主极的第二级主极大，并能大，并能 在该处分辨在该处分辨=0.05的两条光谱线，的两条光谱线，但在此方

10、向上测不到但在此方向上测不到4000的第三级主极大。求：的第三级主极大。求：（1）光栅常数）光栅常数 d 和总缝数和总缝数 N（2）光栅的缝宽）光栅的缝宽 a 和缝距和缝距 b（3）光栅的总宽度）光栅的总宽度（4）对）对4000的单色光能看到其哪些谱级？的单色光能看到其哪些谱级？第20页，讲稿共26张，创作于星期日解：解：已知：已知：1=6000 A 2=4000 A =30（1）k=n(a+b)/ak=3 缺级缺级解得：解得：（2）（3）k=2 主极大主极大第21页，讲稿共26张，创作于星期日（4）对垂直入射的波长为）对垂直入射的波长为2=4000 A的单色光最的单色光最多能看到的谱线级数为

11、多能看到的谱线级数为而而 则谱线中的第三级、第六级为缺级，故能见则谱线中的第三级、第六级为缺级，故能见到其到其1，2，4，5共四级谱线。共四级谱线。第22页，讲稿共26张，创作于星期日6、用白光、用白光(=4000 7000)垂直照射一光栅常垂直照射一光栅常数为数为d=1.210-5m的光栅，所用透镜焦距的光栅，所用透镜焦距f=0.6m,求第求第2级光谱与第级光谱与第3级光谱的重叠范围。级光谱的重叠范围。解解k=370004000k=240007000.k=0中央第23页，讲稿共26张，创作于星期日先求重叠的波长范围，再求重叠区域的宽度。先求重叠的波长范围，再求重叠区域的宽度。由公式由公式:d

12、sindsin =m=m1 1 1 1=m=m2 2 2 2 第第2 2级光谱被第级光谱被第3 3级光谱重叠的波长范围：级光谱重叠的波长范围：6000 6000 7000 7000第24页，讲稿共26张，创作于星期日第第3 3级光谱被第级光谱被第2 2级光谱重叠的波长范围：级光谱重叠的波长范围：4000 4000 4667 4667重叠区域的宽度重叠区域的宽度:x x为为40004000的第的第3 3级与级与70007000的的第第2 2级谱线间的距离。级谱线间的距离。dsin 1=3 1，1=4000 dsin 2=2 2，2=7000 xk=370004000k=240007000.k=0中央第25页，讲稿共26张，创作于星期日感谢大家观看12.10.2022第26页，讲稿共26张，创作于星期日