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高中物理竞赛辅导 课件20光的衍射


光的衍射 本章内容 Contents 惠更斯 - 菲涅耳原理 Huygens-Fresnel principle 单缝衍射 single slit diffraction 圆孔衍射 circular hole diffraction 光栅衍射 grating diffraction X射线衍射 X ray diffraction chapter 20 衍射现象 第一

节 20-1 Huygens-Fresnel principle 惠菲原理 根据这一原理,原则上可计算任意形状孔径的衍射问题。 本章的重点不是具体解算上述积分,而是运用该原理有关子 波干涉的基本思想去分析和处理一些典型的衍射问题。 两类衍射 条件实现 第二节 20-2 single slit diffraction 单缝衍射 夫琅禾费单缝衍射基本光路 衍射图样 单缝子波 半波带法 续上 单缝公式 缝宽因素 波长因素 例题1 例题2 第三节 20- 3 circular hole diffraction 圆孔爱里 圆孔公式 分辨本领 瑞利判据 畧偏临界 分辨星星 如果用望远镜观 察到在视场中靠得 若将该望远镜的 物镜孔径限制得更 小,则可能分辨不 很近的四颗星星恰 能被分辨。 出这是四颗星星。 提高分辨 1.342 10 2.349 10 1 相机例题 1.22 5 (rad) 3 (mm) 425.8 (mm 1) 人眼例题 D = 2 mm, = 550 nm 1.22 3.35 10 8.35 10 3.35 (mm) 4 (rad) 2 (mm) 第四节 20- 4 grating diffraction 光柵衍射 双重因素 光栅方程 由光栅方程 观察条件 即 若 则 除 外,看不到任何衍射级。 若光栅常数 d <4×10 - 4 mm 即刻线密度 高于2500条 mm 光栅常数 其最短波长为 4×10 - 4 mm 对于可见光, 则观察不到衍射现象 若 得 并非取任何比值 的 情况下都能观察到衍射现象 即 以至各级的衍射角太小,各级 谱线距零级太近,仪器无法分 辨,也观察不到衍射现象。 缺级现象 光栅光谱 ※ 对同级明纹,波长较长的光波衍射角较大。 ※ 白光或复色光入射,高级次光谱会相互重叠。 光栅例一 光栅例二 600 n m 2×6×10 - 4 0.469 由第三级谱缺级判断 28° 而且第三级谱缺级 max 2.56×10 - 3(mm) 0.85×10 - 3(mm) 最大取 4.27 取整数4 光栅常数 ( a + b ) a 的可能最小宽度 在上述条件下最多 能看到多少条谱线 4 ( 3) 2 (缺) 1 0 1 2 ( 3) 4 (缺) 最多能看到 7 条谱线 光栅例三 第五节 20- 5 X ray diffraction X射线衍射 1895年,德国物理学家伦琴在研究 阴极射线管的过程中,发现了一种穿透 力很强的射线。 金属靶 高能 电子束 高 压 电 源 X射线 1901年获首届诺贝尔 物理学奖 由于未知这种射线的实质(或本性), 将它称为 X 射线。 劳厄 X 射线发现17年后,于 1912年,德国物理学家劳厄 找到了 X 射线具有波动本性 的最有力的实验证据: 发现并记录了 X 射线通过 晶体时发生的衍射现象。 由此,

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