衍射光柵以及光柵光譜

1、關于衍射光柵及光柵光譜第一張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一. 衍射光柵2 . 光柵常數(shù)d反射光柵透射光柵1. 光柵 大量等寬等間距的平行狹縫(或反射面)構成的光學元件Ch12-4 衍射光柵及光柵光譜透光寬度不透光寬度光柵常數(shù)d是描述光柵性質的最重要的物理量之一，它反映了光柵的空間周期性。第二張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月且光柵寬度 l 與總縫數(shù)N和光柵常數(shù)d存在如下關系l在實驗室中用的光柵，一般有設光柵寬度為 l ，每毫米縫數(shù)為 m ，則總縫數(shù)第三張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二. 光柵衍射圖樣的形成 那么光柵的衍射條紋是不是把N個縫的衍射條紋直接疊加就可以

2、了呢？下面我們看一些在實驗室拍的單縫和光柵衍射的照片。*S f f 透鏡L透鏡Lp光柵平面觀察屏0第四張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月單縫和不同縫數(shù)光柵的衍射條紋第五張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月單縫衍射與光柵衍射條紋光強分布的比較單縫衍射光強曲線I0 光柵衍射光強曲線由照片和光強分布曲線的對比可以看出： 光柵衍射條紋并不是N個單縫的衍射條紋的直接疊加，為什么呢？原因在于光柵衍射中不同縫發(fā)出的光線之間也會發(fā)生相干疊加。第六張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月光柵衍射條紋的分析P透鏡L光柵 光柵衍射條紋是每個縫自身的衍射和縫之間的干涉的綜合效果。第七張，PPT共二十五

3、頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 縫間干涉明紋（主極大）條件衍射角 設每個縫自身衍射后的光線的光矢量振幅為A1()，則明紋主極大處總振幅光柵條紋的特點一：明亮第八張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月暗紋條件P以與0級主極大相鄰的暗紋為例當 時，可以把整個光柵分為兩個光線不連續(xù)的“半波帶”，對應的縫間的光線干涉相消，P處形成暗紋?？傻?級主極大的半角寬度光柵條紋的特點二：細窄第九張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 由以上分析可得，相鄰的兩個主極大之間有N-1條暗紋，相鄰暗紋之間的光強也不為0，但是要遠小于又光柵方程決定的明紋主極大的強度，稱之為次極大，故相鄰的兩個明紋主極大之間還有N-

4、2條次極大。同理，可得其它級次的暗紋條件第十張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月光柵條紋的特點三：分散例如，當N=5時（暫沒有考慮各縫自身衍射的影響） 由于次極大的光強太小了以至于人眼看不到，所以在相鄰的兩個主極大之間是一片暗區(qū)第十一張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.單縫衍射對光柵多光束干涉結果的調制I/I0單縫衍射光強曲線I/16I00單縫衍射 輪廓線光柵衍射光強曲線第十二張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月若衍射角同時滿足條件則每縫出射的光線因各縫自身的單縫衍射而相消，因而盡管各縫間的干涉是加強，但仍為暗紋。這一現(xiàn)象叫缺級單縫衍射對縫間干涉調制的特例：缺級第十三張，

5、PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月缺級滿足關系得從和缺級滿足的關系光柵條紋的特點四：可能缺級問：缺級是否一定從存在？第十四張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月例：雙縫衍射的結果討論第十五張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月討 論觀察屏上條紋最高級次第十六張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月單縫衍射中央明紋區(qū)條紋最高級次由第十七張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月N、a、d和對條紋的影響主極大間隔主極大半角寬度光柵方程Flash第十八張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月入射光為白光時， 不同， 不同，按波長分開形成光譜.一級光譜二級光譜三級光譜三 衍射光譜第十九

6、張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月光譜分析由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光譜，所以由譜線的成分，可分析出發(fā)光物質所含的元素或化合物；還可從譜線的強度定量分析出元素的含量第二十張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月例 題 一束波長為 480 nm 的單色平行光，照射在每毫米內有600條刻痕的平面透射光柵上。求(1) 光線垂直入射時，最多能看到第幾級光譜？(2) 光線以 30o入射角入射時，最多能看到第幾級光譜？由 -90o 得由 90o 得解(1)(2)第二十一張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月例：一塊每毫米刻痕為500條的光柵，用鈉黃光正入射，鈉黃光中含有兩條譜線，其波長分別為589.6nm和589.0nm。求分別在第2級和第3級光譜中這兩條譜線分開的角度。解第二十二張，PPT共二十五頁，創(chuàng)作于2022年6月例：用波長=600nm的單色光垂直入射到一衍射光柵上，測得第二級主極大的衍射角為30，且第三級是缺級，求（1）光柵常數(shù)（a+b）等于多少；（2）透光縫可能的最小寬度a等于多少；（3）在確定了的上述（a+b）和a之后，在屏上呈現(xiàn)出的全部主極大的級次