第二章之5平面衍射光柵

第二章光的衍射

1.了解光的衍射現象，并注意區(qū)分菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射;2.理解衍射現象的理論基礎——惠更斯—菲涅耳原理;3.了解波帶片的原理和應用;4.掌握夫瑯禾費單縫衍射的光強分布規(guī)律,明確bsinq＝kl

的物理意義;第二章光的衍射教學目標5.掌握夫瑯禾費圓孔衍射的光強分布規(guī)律．明確Dsinq=1.22l

公式的物理意義和艾里斑的半角寬度計算;6.掌握平面衍射光柵的基本原理和應用，理解光柵的分光原理,掌握光柵方程、缺級和譜線半角寬度的概念和計算;§2.6

、平面衍射光柵衍射光柵：由大量等間距、等寬度的平行狹縫所組成的光學元件。用于透射光衍射的叫透射光柵。用于反射光衍射的叫反射光柵。光柵常數：d=a+bd縫的寬度ba不透明部分的寬度定性分析衍射花樣：單縫衍射（每個縫的衍射花樣完全重疊）多縫干涉受單縫衍射調制的N束光的干涉一、光柵衍射的光強分布多縫干涉：每一個縫出來的光強為相鄰兩縫的光的位相差單縫衍射：單縫衍射因子多縫干涉因子光柵衍射圖樣是多縫干涉光強分布受單縫衍射光強分布調制的結果。III1245-1-2-4-5綜合：如果只有衍射：如果只有干涉：干涉、衍射均有之：缺級缺級-1-212-22縫數N=5

時光柵衍射的光強分布圖k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-6次極大主極大亮紋()極小值包絡線為單縫衍射的光強分布圖中央亮紋*光柵衍射圖樣光柵衍射是單縫衍射和縫間光線干涉兩種效應的疊加，亮紋的位置決定于縫間光線干涉的結果。

多逢干涉主最大值位置：多逢干涉最小值位置：例：雙縫衍射，N=2楊氏干涉，單衍因子等于1，在討論楊氏實驗時，假定雙縫非常窄即，取極限為1。

但實際上難以滿足，因而楊氏實驗實際上是雙縫衍射花樣，被單縫衍射調制的雙縫干涉。

二．干涉和衍射的區(qū)別和聯系一般，干涉和衍射同時存在，它們的本質都是波的相干迭加區(qū)別干涉：若干光束的相干迭加，其光強分布，間距均勻，極大光強相等。衍射：無窮多次波的相干迭加，光強分布相對集中。從物理上看，處理方法都是從位相差著手。從數學上，干涉是有限求和，衍射是無限積分。衍射角光柵常數

光柵衍射實驗裝置光柵常數：衍射角干涉主極大（明紋中心）相鄰兩縫間的光程差：二光柵衍射條紋的形成光柵的衍射條紋是單縫衍射和多光束干涉的總效果.光柵中狹縫條數越多，明紋越亮.1條縫2條縫3條縫5條縫6條縫20條縫亮紋的光強：單縫光強）（：狹縫數，三、光柵方程(縫間干涉主極大的位置)平行光垂直入射時平行光傾斜（0）入射時：與0在法線同側時取“＋”；與0在法線異側時取“－”一定，減少，增大．一定，

增大，

增大．光柵常數越小，明紋越窄，明紋間相隔越遠入射光波長越大，明紋間相隔越遠條紋最高級數討論四、譜線半角寬度每一譜線(主最大值)的角寬度：它以左右兩側附加第一最小值的位置為范圍．從主最大的中心到其一側的附加第一最小值之間的角距離，就是每一譜線的半角寬度．

譜線愈窄，銳度越好由于△θ的值非常小，上式可變?yōu)槲?、譜線的缺級缺級由于單縫衍射的影響，在應該出現干涉極大（亮紋）的地方，不再出現亮紋缺級時衍射角同時滿足：bsin=k

縫間光束干涉極大條件:dsin=j

即：單縫衍射極小條件j

就是所缺的級次例：級數譜線消失級數譜線消失缺級光柵衍射第三級極大值位置單縫衍射第一級極小值位置單縫衍射多縫干涉光柵衍射解（1）（2）條

例1

用氦氖激光器發(fā)出的的紅光，垂直入射到一平面透射光柵上，測得第一級明紋出現在的方向上，試求（1）這一平面透射光柵的光柵常數d,這意味著該光柵在1cm內有多少條狹縫？（2）最多能看到第幾級衍射明紋？

只能看到第一級衍射明紋如果有幾種單色光同時投射在光柵上，在屏上將出現光柵光譜。xf0

屏復色光六.光柵光譜中央主極大（零級譜）仍為白色，無色散，其余各級光譜對稱地分列兩旁。由光柵方程可得其重疊條件為：入射光為