2021-2022学年高二物理竞赛课件：波动光学.pptx

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1、波动光学P P点光的振幅点光的振幅点光的振幅点光的振幅如果各缝光的振幅相同如果各缝光的振幅相同亮条纹的强度亮条纹的强度亮条纹的强度亮条纹的强度多缝干涉是多个光矢量在空间的叠加。可以用多缝干涉是多个光矢量在空间的叠加。可以用N个相位差个相位差相同的振幅大小相同的振幅矢量的叠加来表示。相同的振幅大小相同的振幅矢量的叠加来表示。光栅衍射条纹光栅衍射条纹光栅衍射条纹光栅衍射条纹 讨论：讨论：讨论：讨论：ii.ii.暗纹（以光栅缝数暗纹（以光栅缝数暗纹（以光栅缝数暗纹（以光栅缝数N=6N=6为例）为例）为例）为例）讨论：讨论：讨论：讨论：ii.ii.暗纹（以光栅缝数暗纹（以光栅缝数暗纹（以光栅缝数暗纹（

2、以光栅缝数N=6N=6为例）为例）为例）为例）当当当当光光光光矢矢矢矢量量量量组组组组成成成成的的的的多多多多边边边边形形形形封封封封闭闭闭闭时时时时，合合合合矢矢矢矢量量量量为为为为零零零零，对对对对应应应应为暗纹为暗纹为暗纹为暗纹当满足如下条件当满足如下条件当满足如下条件当满足如下条件时，出现暗条纹。式中时，出现暗条纹。式中时，出现暗条纹。式中时，出现暗条纹。式中k k为主极大级数，为主极大级数，为主极大级数，为主极大级数，NN为光栅缝为光栅缝为光栅缝为光栅缝总数，总数，总数，总数，n n为正整数，取值为为正整数，取值为为正整数，取值为为正整数，取值为n=1,2,3,.,(N-1).n=1

3、,2,3,.,(N-1).由上式可知，在两个主极大之间，分布着（由上式可知，在两个主极大之间，分布着（由上式可知，在两个主极大之间，分布着（由上式可知，在两个主极大之间，分布着（N-1N-1）个暗条纹。个暗条纹。个暗条纹。个暗条纹。讨论：讨论：讨论：讨论：iiiiii 次级明条纹次级明条纹次级明条纹次级明条纹两个暗纹之间若不是主极大，则为次级明纹，因此两个暗纹之间若不是主极大，则为次级明纹，因此两个暗纹之间若不是主极大，则为次级明纹，因此两个暗纹之间若不是主极大，则为次级明纹，因此相邻主极大之间共有相邻主极大之间共有相邻主极大之间共有相邻主极大之间共有N-2N-2条次级明纹。条次级明纹。条次级

4、明纹。条次级明纹。当当当当NN很大时，次级极大的个数很多，在主极大明纹之很大时，次级极大的个数很多，在主极大明纹之很大时，次级极大的个数很多，在主极大明纹之很大时，次级极大的个数很多，在主极大明纹之间实际上形成一片相当暗的背底。次极大看不出来，间实际上形成一片相当暗的背底。次极大看不出来，间实际上形成一片相当暗的背底。次极大看不出来，间实际上形成一片相当暗的背底。次极大看不出来，只看见主极大，即一条条细而亮的明纹。只看见主极大，即一条条细而亮的明纹。只看见主极大，即一条条细而亮的明纹。只看见主极大，即一条条细而亮的明纹。主极大位置主极大位置主极大位置主极大位置衍射极小位置衍射极小位置衍射极小位

5、置衍射极小位置 主极大没有出现主极大没有出现如果如果缺级条纹缺级条纹缺级条纹缺级条纹 a)a)衍射花样中出现了一系列新的强度最大值和最小值衍射花样中出现了一系列新的强度最大值和最小值衍射花样中出现了一系列新的强度最大值和最小值衍射花样中出现了一系列新的强度最大值和最小值b)b)主极大的位置与主极大的位置与主极大的位置与主极大的位置与N N无关无关无关无关 宽度随宽度随宽度随宽度随N N增加而减小增加而减小增加而减小增加而减小主极大光强主极大光强主极大光强主极大光强c)c)相邻两个主极大之间相邻两个主极大之间相邻两个主极大之间相邻两个主极大之间 有有有有N-1N-1条暗纹和条暗纹和条暗纹和条暗纹

6、和N-2N-2个次主极大个次主极大个次主极大个次主极大d)d)光栅衍射花样保留了单缝衍射的因子光栅衍射花样保留了单缝衍射的因子光栅衍射花样保留了单缝衍射的因子光栅衍射花样保留了单缝衍射的因子 复色光相同级数光谱线的集合复色光相同级数光谱线的集合复色光相同级数光谱线的集合复色光相同级数光谱线的集合 中央零级条纹为白光，两侧为彩色条纹中央零级条纹为白光，两侧为彩色条纹 谱线级次较高时，发生谱线重合谱线级次较高时，发生谱线重合 物质的发光物质的发光 反映了其内部结构反映了其内部结构 以及组成的粒子之间相互作用的信息以及组成的粒子之间相互作用的信息光谱分析可以获知物质内部结构信息光谱分析可以获知物质内部结构信息光谱分析光谱分析 现代物质分析重要手段现代物质分析重要手段 光栅方程光栅方程光栅方程光栅方程测量一条谱线的衍射角测量一条谱线的衍射角测量一条谱线的衍射角测量一条谱线的衍射角 确定谱线的波长确定谱线的波长确定谱线的波长确定谱线的波长(或频率或频率或频率或频率)衍射是相干光束的精细叠加衍射是相干光束的精细叠加干涉是两束，或几束有限的光的相干叠加干涉是两束，或几束有限的光的相干叠加