光学--第2章-光的衍射ppt课件.ppt

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1、本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2.1 2.1 光的衍射现象光的衍射现象2.2 2.2 惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理 2.3 2.3 菲涅耳半波带菲涅耳半波带 菲涅耳衍射菲涅耳衍射2.4 2.4 夫琅禾费单缝衍射夫琅禾费单缝衍射2.5 2.5 夫琅禾费圆孔衍射夫琅禾费圆孔衍射2.6 2.6 平面衍射光栅平面衍射光栅2.7 2.7 晶体对晶体对X X射线的衍射射线的衍射 主要内容主要内容1本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电

2、机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.机械波和电磁波的衍射现象机械波和电磁波的衍射现象2 2.1.1 光的衍射现象光的衍射现象 (1)(1)声波的衍射声波的衍射-“-“不见其人但闻其声不见其人但闻其声”、“隔墙有耳隔墙有耳”2本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。水波的衍射现象随障碍物的线度水波的衍射现象随障碍物的线度(如挡板上的小孔的尺寸如挡板上的小孔的尺寸)变化的情况：变化的情况：孔的尺寸比波长大很

3、多时，水波沿直线传播；孔的尺寸比波长大很多时，水波沿直线传播；孔的尺寸和波长可比拟时，有明显的衍射现象。孔的尺寸和波长可比拟时，有明显的衍射现象。结论结论：在传播路径上遇到障碍物时，机械波能在传播路径上遇到障碍物时，机械波能绕过障碍物继续向前传绕过障碍物继续向前传播播，这种，这种现象现象称为机械波的称为机械波的衍射。衍射。(2)(2)水波的衍射水波的衍射水波绕过小孔继续传播水波绕过小孔继续传播3本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。guo(3)(3)电磁波的衍射电磁波

4、的衍射偏远山区能接收到电台广播是由于无线电波能偏远山区能接收到电台广播是由于无线电波能 绕过大山绕过大山结论：结论：在传播途径中遇到大障碍物时，电波会绕过障碍物向前传播，这种在传播途径中遇到大障碍物时，电波会绕过障碍物向前传播，这种现象叫做电磁波衍射。现象叫做电磁波衍射。中继站将电波放大转发而延伸中继站将电波放大转发而延伸 架设天线架设天线4本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（1）狭缝衍射：光通过狭缝后出现明暗相间的条纹。）狭缝衍射：光通过狭缝后出现明暗相间的条纹

5、。2.2.光的衍射现象光的衍射现象5本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。狭狭缝缝比比较较宽宽狭狭缝缝比比较较窄窄 缝较大时光沿直线传播，在光屏上出现一个与狭缝形状相似的亮斑。当狭缝较大时光沿直线传播，在光屏上出现一个与狭缝形状相似的亮斑。当狭缝的尺寸足够小时，产生了明显的衍射现象，在光屏上并出现了明暗相间的条缝的尺寸足够小时，产生了明显的衍射现象，在光屏上并出现了明暗相间的条纹纹光的狭缝衍射光的狭缝衍射。6本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供

6、热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（2）圆孔圆孔衍射：光通过圆孔后出现明暗相间的同心圆环条纹。衍射：光通过圆孔后出现明暗相间的同心圆环条纹。圆孔的尺寸越小，衍射现象越明显圆孔的尺寸越小，衍射现象越明显光的圆孔衍射光的圆孔衍射。7本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（3）圆盘圆盘衍射：光通过圆盘后出现明暗相间的同心圆环条纹衍射：光通过圆盘后出现明暗相间的同心圆环条纹，图样，图样中心始终是亮斑中心始

7、终是亮斑8本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。圆盘尺寸较大时光沿直线传播，在屏上出现一个与圆盘形状相似的圆形阴影区圆盘尺寸较大时光沿直线传播，在屏上出现一个与圆盘形状相似的圆形阴影区域。当圆盘的尺寸足够小时，产生了明显的衍射现象，在光屏上并出现了明暗相域。当圆盘的尺寸足够小时，产生了明显的衍射现象，在光屏上并出现了明暗相间的同心圆环条纹，在图样中心始终是亮斑间的同心圆环条纹，在图样中心始终是亮斑泊松亮斑，泊松亮斑，光的圆盘衍射光的圆盘衍射。9本标准适用于已投入商业运

8、行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。3.3.实验结论实验结论 (1)(1)衍射条件：衍射条件：衍射现象是否明显，取决于障碍物线度与波长之间的相对大小。衍射现象是否明显，取决于障碍物线度与波长之间的相对大小。当障碍物线度与光波波长可以比拟时当障碍物线度与光波波长可以比拟时，衍射现象才能明显地表现出来。，衍射现象才能明显地表现出来。(2)(2)衍射光不仅绕过了障碍物，并且在物体的几何像边缘附近还出现明暗相衍射光不仅绕过了障碍物，并且在物体的几何像边缘附近还出现明暗相间的条纹，即间的条纹，即衍射

9、引起了出射光强的重新分布衍射引起了出射光强的重新分布。(3)(3)光波在衍射屏上的某个方位受到限制，则接收屏上的衍射图样就沿该方向光波在衍射屏上的某个方位受到限制，则接收屏上的衍射图样就沿该方向扩展；衍射孔的线度越小，对光波的限制就越大，衍射图样就扩展的越厉害，即衍扩展；衍射孔的线度越小，对光波的限制就越大，衍射图样就扩展的越厉害，即衍射效应越明显。射效应越明显。定义：定义：光波遇到障碍物时，偏离直线传播而进入几何阴影区域，并在接收屏光波遇到障碍物时，偏离直线传播而进入几何阴影区域，并在接收屏上出现光强分布不均匀的现象称为上出现光强分布不均匀的现象称为光衍射现象光衍射现象。10本标准适用于已投

10、入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2 2.2 2 惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理 u 惠更斯原理惠更斯原理u 惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理11本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.表述：表述：任何时刻，波面上的每一个点都可作为新的次波源而发出球面任何时刻，波面上的每一个点都可作为新的次波源而发出球面次波次波，在，在以后的任一时刻，所有次

11、波波面的包络就形成整个波动在该时刻的新波面。以后的任一时刻，所有次波波面的包络就形成整个波动在该时刻的新波面。球面波球面波平面波平面波2.2.应用及局限性：应用及局限性：能定性解释直线传播、反射、折射、晶体双折射等现象，但不能定性解释直线传播、反射、折射、晶体双折射等现象，但不能定量计算和解释干涉、衍射现象。能定量计算和解释干涉、衍射现象。一一.惠更斯原理惠更斯原理12本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.表述：表述：在给定时刻，波面在给定时刻，波面 S 上任

12、一个面积元上任一个面积元dS点都可以作为新的次波源发出次波，波面前点都可以作为新的次波源发出次波，波面前方空间任一点方空间任一点P 的振动即为波面上各面积元所的振动即为波面上各面积元所发出的次波到达该点的相干叠加。发出的次波到达该点的相干叠加。2.2.四个假设：四个假设：(1)(1)波面是一等相面。波面是一等相面。光源光源S上所有面元上所有面元dS具有相同初位相具有相同初位相(令令0=0)；(2)(2)次波源次波源dS在在P点的振幅与点的振幅与 r 成反比成反比 次波是球面波次波是球面波；(3)(3)次波源次波源dS在在P点的振幅点的振幅ak dS，且与倾角，且与倾角有关，有关，ak。(4)(

13、4)次波源次波源dS在在P点的位相由光程点的位相由光程=nr 决定决定。二二.惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理13本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。3.3.表达式：表达式：称为菲涅耳衍射积分称为菲涅耳衍射积分14本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。4.4.衍射分类：衍射分类：衍射系统一般由衍射系统一般由光源、衍射屏和光源、衍射屏和接收

14、屏接收屏组成。按它们相互距离的关组成。按它们相互距离的关系，通常把光的衍射分为两大类：系，通常把光的衍射分为两大类：(1)(1)菲涅耳衍射菲涅耳衍射 光源光源 S 和观察屏和观察屏(或二者之一或二者之一)到衍射屏到衍射屏 的距离为有限的衍射，如的距离为有限的衍射，如上图所示。上图所示。(2)(2)夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射 光源光源 S 和和观察屏到衍射屏的距观察屏到衍射屏的距离均为无穷远的衍射离均为无穷远的衍射(物理上的无物理上的无穷远：平行光束穷远：平行光束)，如，如下下图所示。图所示。衍衍射射屏屏接接收收屏屏15本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技

15、术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2 2.3 3 菲涅耳半波带菲涅耳半波带 菲涅耳衍射菲涅耳衍射u 菲涅耳半波带菲涅耳半波带u 菲涅耳圆屏衍射菲涅耳圆屏衍射u 菲涅耳圆屏衍射菲涅耳圆屏衍射u 波带片波带片 16本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。OB0r0RPS一一.菲涅耳半波带菲涅耳半波带 O-点光源，发出的球面波点光源，发出的球面波通过小圆孔；通过小圆孔；S-任一瞬时的波任一瞬时的波面；面；OP-对称轴；对称

16、轴；B0-P点相对点相对于波面的极点。于波面的极点。在在S上取上取环状带环状带，使得：，使得：B1B2B3特点：特点：由任何相邻两带的对应部分所发出的次波到达由任何相邻两带的对应部分所发出的次波到达P点时的光程差为点时的光程差为/2，亦即，亦即它们同时到达它们同时到达P点，但相位差为点，但相位差为。把这样分成的环形带叫做。把这样分成的环形带叫做菲涅耳菲涅耳半波带半波带。17本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。hPORSr0B0hRhrk合振幅的计算合振幅的计算设各半

17、波带发出的次波在设各半波带发出的次波在P点的振幅分别为点的振幅分别为a1、a2、a3、ak，则，则P点的合振幅为：点的合振幅为：推导过程推导过程：BkBk18本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。a4a1a3a2ak19本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。a4a1a3a2AkakAka1a3a2a4akk为奇数为奇数k为偶数为偶数20本标准

18、适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.装置：装置：点光源点光源O所发球面波照射到小圆孔上，在光屏上可观察到衍射花样。所发球面波照射到小圆孔上，在光屏上可观察到衍射花样。二二.菲涅耳圆孔衍射菲涅耳圆孔衍射PORSr0B0hRhrk2.2.半波带数：半波带数：设通过小圆孔的波面对设通过小圆孔的波面对P点恰好可分为点恰好可分为k个整数半波带，则：个整数半波带，则：21本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机

19、机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。3.3.讨论讨论P点合振幅点合振幅Ak：此时可认为是直线传播，直线传播是衍射的一个极限。此时可认为是直线传播，直线传播是衍射的一个极限。22本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。此时此时Rh，相当于无衍射屏，光波自由传播。相当于无衍射屏，光波自由传播。23本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并

20、增补指标。1.1.装置：装置：点光源点光源S所发球面波照射到不透光圆屏上，在屏上可观察到衍射花样。所发球面波照射到不透光圆屏上，在屏上可观察到衍射花样。三三.菲涅耳圆屏衍射菲涅耳圆屏衍射2.2.P点的合振幅点的合振幅设圆屏遮挡了前设圆屏遮挡了前k个半波带，则从第个半波带，则从第k+1个起所有半波带所发次波均能到达个起所有半波带所发次波均能到达P点，所以其合振幅为：点，所以其合振幅为：3.3.讨论讨论：(1)(1)无论圆屏大小和位置如何，其几何影子的中心永远有光到达无论圆屏大小和位置如何，其几何影子的中心永远有光到达-泊松亮斑泊松亮斑。(2)(2)圆屏面积越小，被遮挡的半波带数圆屏面积越小，被遮

21、挡的半波带数k越少，越少，ak+1就越大，就越大，P点光强越强。点光强越强。(3)(3)圆圆屏面积足够小时，只能遮挡中心带的一小部分，光几乎全都能绕过它，此屏面积足够小时，只能遮挡中心带的一小部分，光几乎全都能绕过它，此时除几何中心为亮点外，没有其它影子。圆屏好像一会聚透镜，将光源时除几何中心为亮点外，没有其它影子。圆屏好像一会聚透镜，将光源 S 成实像成实像于于P点。点。圆屏对光具有会聚作用，能使点光源成实像圆屏对光具有会聚作用，能使点光源成实像。24本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照

22、本标准执行，并增补指标。1.1.定义：定义：只允许奇数（或偶数）半波带通过的光屏。只允许奇数（或偶数）半波带通过的光屏。四四.波带片波带片2.2.制作原理：制作原理：(1)(1)圆屏对光具有会聚作用：能使点光源成实像圆屏对光具有会聚作用：能使点光源成实像(亮点亮点)。(2)(2)当只有奇数当只有奇数(或偶数或偶数)半波带通光时，相间带的次波半波带通光时，相间带的次波到达对称轴上任一点到达对称轴上任一点P的光的光程差为程差为的整数倍，同位相而互相加强。的整数倍，同位相而互相加强。其合振幅为各次波振幅之和其合振幅为各次波振幅之和,即：即：制作方法：制作方法：先在绘图纸上画出半径正比于序数先在绘图纸

23、上画出半径正比于序数 k 的平方根的平方根的一组同心圆环，并把相间的半波带涂黑，再用相的一组同心圆环，并把相间的半波带涂黑，再用相机拍摄在底片上，制成圆形半波带。机拍摄在底片上，制成圆形半波带。25本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。除此之外，用此原理还可制成长条形波带片、方形波带片等。除此之外，用此原理还可制成长条形波带片、方形波带片等。3.3.波带片的成像规律：波带片的成像规律：26本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术

24、经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。4.4.波带片与薄透镜的区别：波带片与薄透镜的区别：27本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.当波面完全不被遮挡时，波面完整，其上所有次波叠加的结果形成当波面完全不被遮挡时，波面完整，其上所有次波叠加的结果形成直线传播直线传播；2.2.当波面部分被当波面部分被障碍物障碍物遮挡时，波面不完整，叠加中少了这部分次波的成份，其遮挡时，波面不完整，叠加中少了这部分次波的成份，其叠加结

25、果便成了明暗相间的衍射花样。叠加结果便成了明暗相间的衍射花样。所以，无论是直线传播还是衍射现象，所以，无论是直线传播还是衍射现象，光的传播总是按惠光的传播总是按惠菲原理所述方式菲原理所述方式进行。光的衍射是光传播的最基本的形式，是光的波动性的最基本的表现。进行。光的衍射是光传播的最基本的形式，是光的波动性的最基本的表现。衍射是绝对的，直线传播是相对的；衍射是绝对的，直线传播是相对的；直线传播是衍射的极限形式。直线传播是衍射的极限形式。结结 论论28本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准

26、执行，并增补指标。29本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2 2.4 4 夫琅禾费单缝衍射夫琅禾费单缝衍射1.1.实验装置：实验装置：线光源线光源S 位于位于L1的的焦平面，光线经焦平面，光线经L1后成为平行光束；接收屏后成为平行光束；接收屏E位位于于L2的焦平面，用于接收和显示衍射图样；狭缝装置位于的焦平面，用于接收和显示衍射图样；狭缝装置位于L1和和L2之间；线光源之间；线光源平行于狭缝，衍射图样是一组平行于狭缝的明暗相间的直线条纹。平行于狭缝，衍射图样是一组平

27、行于狭缝的明暗相间的直线条纹。SfL1L2fE30本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。P0L2PE2.2.光强计算光强计算 平行光束垂直照射宽为平行光束垂直照射宽为b的狭缝。设的狭缝。设在缝平面上初相为在缝平面上初相为0，A0为整个狭缝为整个狭缝所发次波在所发次波在=0方向上的总振幅。方向上的总振幅。衍射角衍射角(1)(1)BB 面上的振动面上的振动(2)(2)BD 面上的振动面上的振动31本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的

28、技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。(3)(3)P点的振动点的振动 设从设从N点到点到P点的光程为点的光程为，则各窄带发出的次波在，则各窄带发出的次波在P点的合振动可表示为：点的合振动可表示为：振幅项振幅项相位项，与相位项，与AP无关无关32本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。(4)(4)P点的光强分布点的光强分布33本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和

29、评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。y=uy=tanu32-0-2-33.3.明、暗纹条件明、暗纹条件(1)(1)中央极大值位置中央极大值位置(2)(2)极小值位置：极小值位置：34本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。(3)(3)次极大值位置次极大值位置 相邻两个极小值之间有一个次最相邻两个极小值之间有一个次最大值。大值。y=uy=tanu32-0-2-3-2.46-1.4302.461.4335本标准适用于已投入商业运行的火力发电

30、厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。4.4.衍射图样的特点衍射图样的特点L2y 36本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。37本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。38本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经

31、济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。单缝左右移动，根据透镜单缝左右移动，根据透镜成像原理衍射图样不变。成像原理衍射图样不变。单缝上下移动，根据透镜单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图样不变。成像原理衍射图样不变。当入射光方向改变当入射光方向改变，衍射图样将整体上下平移。衍射图样将整体上下平移。39本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。例例1:一一束束波波长长为为 的的平平行行单单色色光光垂垂直直入入射射到到一一个个宽宽为

32、为b的的单单缝缝AB上上，装装置置如如图图，在在屏屏幕幕上上形形成成衍衍射射图图样样，如如果果 P 是是中中央央亮亮纹纹一一侧侧第第1个个暗暗纹纹所所在在的的位位置置，则则BC的长度为：的长度为：(A)(B)/2 (C)3 /2 (D)2 40本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。例例2：一一束束波波长长为为 =5000的的平平行行光光垂垂直直照照射射到到一一个个单单缝缝上上，缝缝宽宽b=0.5mm，f=1m。如果在屏幕上离中央亮纹中心为。如果在屏幕上离中央亮纹中心为

33、y=3.5mm处的处的P点为一亮纹，试求：点为一亮纹，试求：(1)(1)P点亮纹的级数；点亮纹的级数；(2)(2)从从P点看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？点看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？41本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2 2.5 5 夫琅禾费圆孔衍射夫琅禾费圆孔衍射1.1.实验装置：实验装置：线光源线光源S 位于位于L1的的焦平面，光线经焦平面，光线经L1后成为平行光束；接收屏后成为平行光束；接收屏E位位于于L2的焦

34、平面，用于接收和显示衍射图样；直径为的焦平面，用于接收和显示衍射图样；直径为D 的圆孔装置位于的圆孔装置位于L1和和L2之间之间；单色平行光垂直照射小孔时，在衍射屏上出现明暗相间的同心圆环，；单色平行光垂直照射小孔时，在衍射屏上出现明暗相间的同心圆环，且且中央中央永为亮斑，称为永为亮斑，称为爱里斑爱里斑。L1L2fESf42本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2.2.光强分布光强分布:衍射屏上任一点的光强为衍射屏上任一点的光强为:1.6191.1160.61010L

35、243本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1L21.6191.1160.6101044本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。45本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2 2.6 6 平面光栅衍射平面光栅衍射u 衍射

36、光栅衍射光栅u 光栅衍射的强度分布光栅衍射的强度分布u 光栅方程光栅方程u 光栅光谱光栅光谱u 闪耀光栅闪耀光栅46本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.定义：定义：任何具有空间周期性的衍射屏，称为衍射光栅。任何具有空间周期性的衍射屏，称为衍射光栅。一一.衍射光栅衍射光栅2.2.分类：分类：透射光栅透射光栅：如在一块透明的玻璃板上刻有大量相互平行、等宽且等间距的：如在一块透明的玻璃板上刻有大量相互平行、等宽且等间距的刻痕，刻痕处不透光，两刻痕之间的光滑部分可以

37、透光，这块玻璃板就是一种刻痕，刻痕处不透光，两刻痕之间的光滑部分可以透光，这块玻璃板就是一种透射光栅，如左图。透射光栅，如左图。反射光栅反射光栅：如在一块光洁度很高的金属平面上刻处大量的等间距的平行刻：如在一块光洁度很高的金属平面上刻处大量的等间距的平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。/玻璃坯/47本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。3.3.光栅参数：光栅参数：普通光栅刻线为数十条

38、普通光栅刻线为数十条/mm 数千条数千条/mm；用电子束刻制可达到数万条用电子束刻制可达到数万条/mm dbaL a-不透光（或不反光）部分的宽度，即刻痕宽度；不透光（或不反光）部分的宽度，即刻痕宽度；b-透光（或反光）部分的宽度，即缝宽；透光（或反光）部分的宽度，即缝宽；L-光栅有效长度；光栅有效长度；光栅常数光栅常数：d=a+b，也称为光栅周期；，也称为光栅周期；光栅密度光栅密度：n=1/d，表示单位长度（一般指，表示单位长度（一般指1mm）内的缝数；）内的缝数；缝数：缝数：N=L/d。48本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价

39、。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。f1L1L2f2dsinPOS4.4.实验实验装置：装置：以光栅代替单缝作为衍射屏，平行单色光垂直入射光栅。以光栅代替单缝作为衍射屏，平行单色光垂直入射光栅。衍射图样是一组平行衍射图样是一组平行于狭缝的明暗相间的直线条纹。于狭缝的明暗相间的直线条纹。衍射角衍射角49本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。方法：方法：将单缝衍射的求解方法遍及所有将单缝衍射的求解方法遍及所有N个狭缝，再求和。个狭缝，再求和。

40、对于任一衍射角对于任一衍射角，在观察点，在观察点P 的合振动的振幅为：的合振动的振幅为：二二.光栅衍射的强度分布光栅衍射的强度分布 P点的光强为：点的光强为：单缝衍射因子单缝衍射因子强度因子强度因子多缝间干涉因子多缝间干涉因子位置因子位置因子相邻两缝发出的光束相邻两缝发出的光束到达到达P点的相位差点的相位差可见，光栅衍射的条纹是衍射和干涉的总效果。可见，光栅衍射的条纹是衍射和干涉的总效果。50本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。(N=4，d/b=3)-12 -10

41、-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12多缝干涉光强分布曲线多缝干涉光强分布曲线j=-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 单缝衍射光强单缝衍射光强分布曲线分布曲线u=-4 u=-2 u=0 u=2 u=4光栅光强分布光栅光强分布曲线曲线j=1j=2j=4j=5j=-5j=-4j=-2j=-1j=0?从图中可以看出，单缝衍射因子对多缝干涉主极大其调制作用，使其光强重新分布，但并没从图中可以看出，单缝衍射因子对多缝干涉主极大其调制作用，使其光强重新分布，但并没有改变主极大的位置。有改变主极

42、大的位置。j=3n(n=1,2,)的的主极大值消失了？主极大值消失了？51本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.多缝干涉的主极大值：多缝干涉的主极大值：2.2.多缝干涉的极小值条件：多缝干涉的极小值条件：光强分布的特点：光强分布的特点：3.3.次级大数目次级大数目:52本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。53本标准适用于已投入商业运

43、行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。4.4.谱线角宽度谱线角宽度(N=4，d/b=3)0 2 4 6 8 10 12 L2j=1j=2j=4j=5j=1u=2u=4u=0表达式：表达式：推导过程：推导过程：定义：定义：从主最大的中心到其一侧的附加从主最大的中心到其一侧的附加第一最小值间的角距离，称为每一级谱第一最小值间的角距离，称为每一级谱线的半角宽度，用线的半角宽度，用表示。表示。各级谱线到中央明纹的距离为：各级谱线到中央明纹的距离为：54本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮

44、发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。5.5.光栅谱线的缺级：光栅谱线的缺级：(1)(1)缺级现象：缺级现象：当多当多缝间干涉因子为最大值时，应出现谱线。恰好单缝衍射因子缝间干涉因子为最大值时，应出现谱线。恰好单缝衍射因子为为0，两者乘积为，两者乘积为0，对应的光强为，对应的光强为0，本应出现的谱线消失，称为缺级，本应出现的谱线消失，称为缺级。-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 单缝衍射光强单缝衍射光强分布曲线分布曲线u=-4 u=-2 u=0 u=2 u=4光栅光强分布光栅光强

45、分布曲线曲线j=1j=2j=4j=5j=-5j=-4j=-2j=-1j=0(N=4，d/b=3)(j=3,6,级缺级级缺级)55本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。(2)(2)缺级条件：缺级条件：56本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。N=557本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计

46、和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。58本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。三三.光栅方程光栅方程正入射时：正入射时：斜入射时：斜入射时：-衍射方向与法线间的夹角，其角度均取正值；衍射方向与法线间的夹角，其角度均取正值；0-入射方向与法线间的夹角。入射方向与法线间的夹角。0与与在法线同侧时在法线同侧时(2)(2)式取式取“+”号，在法线异侧时取号，在法线异侧时取“-”-”号。号。59本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮

47、发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。四四.光栅光谱光栅光谱1.1.定义：定义：若用白光照射光栅时，则各种波长的单色光将产生各自的衍射若用白光照射光栅时，则各种波长的单色光将产生各自的衍射条纹；除中央明纹由各色光混合仍为白色外，其两侧的各级明纹都形成彩条纹；除中央明纹由各色光混合仍为白色外，其两侧的各级明纹都形成彩色光谱对称分布在中央明纹两侧，称为光栅光谱。色光谱对称分布在中央明纹两侧，称为光栅光谱。2.2.特点：特点：60本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统

48、计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。(2)(2)若为三基色（红、绿、蓝）合成的白光入射，则光栅光谱为：若为三基色（红、绿、蓝）合成的白光入射，则光栅光谱为：j=-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 461本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。白光的光栅光谱白光的光栅光谱(3)(3)若以波长连续分布的白光入射，则光栅光谱为若以波长连续分布的白光入射，则光栅光谱为：j=-2级级 -1级级 0级级 1级级 2级级-3级级3级级光谱重叠

49、光谱重叠(4)(4)光栅和棱镜一样具有分光作用，是一种分光元件。光栅和棱镜一样具有分光作用，是一种分光元件。?光栅光谱是匀排光谱；光栅光谱是匀排光谱；而棱镜光谱是非匀排光谱，只有零级光谱无其它级光谱。而棱镜光谱是非匀排光谱，只有零级光谱无其它级光谱。用不同的滤光片，可滤去不需要的谱线。用不同的滤光片，可滤去不需要的谱线。如红色滤光片可滤去如红色滤光片可滤去600nm以下的光谱线。以下的光谱线。62本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。五五.闪耀光栅闪耀光栅1.1.平面

50、透射光栅的缺点：平面透射光栅的缺点：绝大多数光能集中在中央绝大多数光能集中在中央没有色散的零级没有色散的零级条纹中，其它条纹中，其它谱线能量较低。谱线能量较低。2.2.反射式闪耀光栅：反射式闪耀光栅：(1)(1)特点：特点：各级主最大的位置不受刻痕形状的影响，仍由光栅方程确。各级主最大的位置不受刻痕形状的影响，仍由光栅方程确。(2)(2)作用：作用：使光能量发生转移：使单缝衍射的中央最大使光能量发生转移：使单缝衍射的中央最大(k=0)从原来与零级从原来与零级(j=0)主极大重合的方向移向由刻痕形状决定的符合反射定律的反射光方向主极大重合的方向移向由刻痕形状决定的符合反射定律的反射光方向，亦即，