《衍射光栅》PPT课件.ppt

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1、第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅一一 光栅光栅 许多许多等宽度等宽度、等距离等距离的狭缝排列起来形成的光学元件的狭缝排列起来形成的光学元件.衍射角衍射角第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅明纹位置明纹位置相邻两缝间的光程差：相邻两缝间的光程差：光栅常数：光栅常数：光栅常数光栅常数衍射角衍射角：透光部分的宽度：透光部分的宽度：不透光部分的宽度：不透光部分的宽度二二 光栅衍射条纹的形成光栅衍射条纹的形成 光栅的衍射条纹是衍光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果射和干涉的总效果第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅

2、衍射光栅 条纹最高级数条纹最高级数讨讨 论论 光强分布光强分布第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅1 条条 缝缝20 条条 缝缝3 条条 缝缝5 条条 缝缝 光栅中狭缝条数越多，明纹越亮光栅中狭缝条数越多，明纹越亮.亮纹的光强亮纹的光强：单缝光强）：单缝光强）（：狭缝数，（：狭缝数，第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅一定，一定，减少，减少，增大增大一定，一定，增大，增大，增大增大光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远入射光波长越大，明纹间相隔越远入射光波长越大，明纹间相隔越远第十五章第十五章

3、 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅入射光为入射光为白光白光时，时，不同，不同，不同，按波长分开形成不同，按波长分开形成光谱光谱.一级光谱一级光谱二级光谱二级光谱三级光谱三级光谱三三 衍射光谱衍射光谱第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅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二级光谱重叠部分二级光谱重叠部分:一一级光谱级光谱二二级光谱级光谱三三级光谱级光谱第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅连续光谱：炽热物体光谱连续光谱：炽热物体光谱线状光谱：钠盐、分立明线线状光谱：钠盐、分立明线带状光谱：分子光谱

4、带状光谱：分子光谱衍射光谱分类衍射光谱分类光谱分析光谱分析由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，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，可分析出发光物质所含的元素或所以由谱线的成分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅 例例1 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条刻痕的平条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角面光栅上，求第三级光谱的张角.解解红光红光第第三三级光谱的级光谱的张角张角第三级光谱所能出现

5、的最大波长第三级光谱所能出现的最大波长绿光绿光紫光紫光不可见不可见第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅例例2试设计一个平面透射光栅的光栅常数，使试设计一个平面透射光栅的光栅常数，使得该光栅能将某种光的第一级衍射光谱展开得该光栅能将某种光的第一级衍射光谱展开 角角的范围设该光的波长范围为的范围设该光的波长范围为 解解每厘米大约有条刻痕每厘米大约有条刻痕第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅例例3用用 的单色平行光垂直入射每毫的单色平行光垂直入射每毫米米500缝的光栅，光栅上透光部分缝的光栅，光栅上透光部分a宽度为不透光部分宽度为不透光

6、部分b宽度的一半，求光屏上能看到几条谱线？宽度的一半，求光屏上能看到几条谱线？解：由题意知，光栅常数解：由题意知，光栅常数由光栅方程：由光栅方程：k的最大值对应的最大值对应sin=1时时 第第4级光谱不能到达光屏级光谱不能到达光屏,故最多可以出现故最多可以出现3级光谱线级光谱线由于由于 根据缺级条件根据缺级条件,当当 时时,缺级缺级,故光屏上只能看到故光屏上只能看到 共共5条谱线条谱线.第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅例例4用用 的纳光垂直入射每厘米的纳光垂直入射每厘米5000缝的光栅，在光栅上后放置一焦距为缝的光栅，在光栅上后放置一焦距为20cm的会聚透的

7、会聚透镜，求镜，求1）第一级与第三级明条纹的距离？）第一级与第三级明条纹的距离？2）最多能）最多能看到第几级明条纹？看到第几级明条纹？3）若光线以）若光线以30度角入射，最多度角入射，最多能看到第几级明纹？并确定零级主条纹中心位置？能看到第几级明纹？并确定零级主条纹中心位置？由光栅方程：由光栅方程：很小时很小时 所以有：所以有：解：解：1）光栅常数）光栅常数一级明条纹与三级明条纹之间距离为：一级明条纹与三级明条纹之间距离为：第十五章第十五章 光的干涉光的干涉1 153 53 衍射光栅衍射光栅所以有：所以有：即最多看到即最多看到5级明条纹级明条纹3）光线以）光线以30度角斜入射时，由斜入射光栅公式度角斜入射时，由斜入射光栅公式零级主极大条纹位置：由零级主极大条纹位置：由k=0得得 2）由光栅方程：）由光栅方程：，sin=1时时k最大最大 所以有：所以有：即最多看到即最多看到3级明纹级明纹即零级主极大条纹中心在平行于入射光方向的副主即零级主极大条纹中心在平行于入射光方向的副主轴与透镜焦平面焦点上，距屏中心距离为：轴与透镜焦平面焦点上，距屏中心距离为：