大學(xué)物理下冊衍射光柵課件

透射光柵，反射光柵，平面光柵，凹面光柵

§14-8衍射光柵一、光柵1、定義

等寬度、等距離的狹縫排列起來形成的光學(xué)元件.廣義講，任何具有空間周期性的衍射屏都可叫作光柵。2、種類反射光柵透射光柵3.光柵常量

a是透光部分的寬度，b是不透光部分的寬度，光柵常量d=a+b，是光柵的重要參數(shù),數(shù)量級為10-5-10-6m透光寬度不透光寬度二、光柵的衍射規(guī)律光柵每個(gè)縫形成各自的單縫衍射圖樣。光柵衍射條紋是單縫衍射與多縫干涉的總效果。光柵縫與縫之間形成的多縫干涉圖樣。4l每條單縫都產(chǎn)生同樣的單縫衍射圖樣縫與縫之間的子波干涉產(chǎn)生干涉條紋,縫數(shù)增多,縫間干涉明紋變細(xì).縫數(shù)很多,縫間干涉形成一系列很細(xì)的干涉明紋,

光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越細(xì)，分得越開.衍射角三、光柵夫瑯禾費(fèi)衍射的實(shí)驗(yàn)裝置滿足上面條件時(shí)出現(xiàn)明紋。（1）主極大可以證明：在兩個(gè)相鄰主極大之間有N-1個(gè)暗紋。（2）極小相鄰兩極小之間有一個(gè)次極大，相鄰兩主極大間有N-2個(gè)次極大；次極大的亮度很小，實(shí)驗(yàn)中觀察不到。（3）次極大光柵方程k=0稱為中央明紋，k=1，2分別稱為第一級，第二級主極大。1、主極大明紋在屏幕上的位置第k級明紋到中央明紋中心的距離五、衍射條紋在屏上的分布一定，d減少，增大．2、明紋間相距和光柵常數(shù)、入射波長的關(guān)系

由光柵方程可得第k級主級大與第k＋1級主級大之間的角距離

入射光波長一定，光柵常數(shù)越小，明紋間相隔越遠(yuǎn)。d一定，增大，增大．d一定，入射光波長越大，明紋間相隔越遠(yuǎn)。和在光柵法線同側(cè)時(shí)，相鄰兩縫的光程差光柵公式：4、單色平行光斜入射情況ABCDP和在光柵法線異側(cè)時(shí)，相鄰兩縫的光程差四、缺級

當(dāng)滿足時(shí)同時(shí)滿足單縫衍射極小條件

光柵衍射的第k級主明紋與單縫衍射k′級暗紋重合，k級主明紋不會出現(xiàn)，稱為缺級現(xiàn)象。k和k′的關(guān)系為：如缺級缺級0級1級2級-2級-1級3級-3級白光的光柵光譜入射光為白光時(shí)，不同，不同，按波長分開形成衍射光譜.5、白光入射例1用白光垂直照射在每厘米中有6500條刻線的平面光柵上，求第三級光譜的張角。解：白光的波長范圍1=400nm

，2=760nm光柵常數(shù)

說明第三級紅光不存在。即第三級譜線不能全部呈現(xiàn)在屏幕上。呈現(xiàn)在屏幕上部分張角為第三級能夠出現(xiàn)的最大波長是多少？第三級譜線中出現(xiàn)的波長最長的譜線對應(yīng)衍射角

，設(shè)此波長為，則有（綠光）而第二級明紋在屏上的位置為第三級明紋在屏上的位置由光柵公式，對第二級明紋有對第三級明紋有由此可知查表知

由（2）由

，可求得最高明紋級次為例3

以氫放電管發(fā)出的光垂直照射在某光柵上,在衍射角方向上看到和的譜線重合，求光柵常數(shù)的最小值。解：

由光柵譜線重疊滿足的條件(3)在上述情況下，求在范圍內(nèi)全部主極大。最大級數(shù)實(shí)際呈現(xiàn)的條紋例5

在單縫夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的光有兩種波長和。已知單縫寬度，透鏡焦距f=50cm。問（