專(zhuān)題四光的衍射

專(zhuān)題四光的衍射1第1頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.分析衍射問(wèn)題的基本思路與方法2、光柵衍射光柵衍射實(shí)際上是多縫干涉和單縫衍射的總效果先考慮多縫干涉，給出主機(jī)大和暗紋的分布規(guī)律主極大的光強(qiáng)分布規(guī)律及缺級(jí)再考慮單峰衍射給出第2頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三單縫衍射、雙縫干涉、光柵衍射主要特征的比較類(lèi)型單縫衍射雙縫干涉光柵衍射光程差三種情況下光程差的表達(dá)式類(lèi)似，但物理含義不同，不要混淆明暗紋位置條紋特點(diǎn)與光柵透光方向平行的、分布于寬廣暗區(qū)上的細(xì)窄明亮的條紋一系列平行于雙縫的等間距、等寬度的條紋平行單縫的明暗相間直條紋，條紋關(guān)于中央明條紋對(duì)稱(chēng)分布,中央明紋的寬度是其它明紋寬度的兩倍，中央明紋的亮度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它明紋的亮度第3頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●●共同點(diǎn)：光的相干疊加的結(jié)果不同點(diǎn)：干涉是由有限多的（分立）光束的相干疊加衍射是由波陣面上（連續(xù)的）無(wú)窮多子波源發(fā)出的光波相干疊加的結(jié)果楊氏雙縫干涉是每個(gè)縫發(fā)出的光的衍射和兩個(gè)縫發(fā)出的光的干涉的效果綜合4.6.1課堂討論1.光的干涉與衍射有什么區(qū)別和聯(lián)系？第4頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.夫瑯禾費(fèi)衍射的特點(diǎn)是什么？雙縫干涉明紋條件與單縫衍射暗紋條件的形式相似，但分別代表明紋和暗紋的中心，為什么？●●干涉相長(zhǎng)（明紋）的條件干涉相消（暗紋）的條件（1）特點(diǎn)：障礙物與光源和觀察屏的距離是無(wú)限遠(yuǎn)E1LSG2L（2）第5頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●意味著：?jiǎn)慰p波陣面AB為被分成偶數(shù)個(gè)半波帶一對(duì)對(duì)相鄰的半波帶發(fā)出的光都分別在P點(diǎn)相互抵消，所以合振幅為零，則P點(diǎn)應(yīng)是暗條紋中心。最后還剩一個(gè)半波帶發(fā)出的光到達(dá)P點(diǎn)，因此P點(diǎn)應(yīng)是明條紋中心第6頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、為什么用單色光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)縫的寬度a比光的波長(zhǎng)大很多（）或比波長(zhǎng)?。ǎr(shí)都觀察不到衍射條紋？試求縫寬分別為0.5個(gè)波長(zhǎng)、1個(gè)波長(zhǎng)、5個(gè)波長(zhǎng)、100個(gè)波長(zhǎng)情況下，中央明紋的半角寬度。解：越小，對(duì)于同一級(jí)次，越大，條紋分布越遠(yuǎn)，衍射現(xiàn)象越明顯。越大，對(duì)于同一級(jí)次，越小，條紋向中央明紋集中，衍射現(xiàn)象越不明顯。中央明紋半角寬度：不可能。不發(fā)生衍射第7頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、下圖為夫瑯和費(fèi)雙縫衍射實(shí)驗(yàn)示意圖，為線光源，為

衍射縫，縫長(zhǎng)方向均垂直于紙面。已知雙縫與的間距為，縫寬均為，為薄透鏡，試分析在下列幾種情況下，屏上衍射圖樣的變化情況：（1）增大，不變（2）不變，增大（3）雙縫在其所在平面內(nèi)沿與縫長(zhǎng)垂直方向平移。解：I0主極大單縫衍射暗紋第8頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：I0主極大單縫衍射暗紋如果d增大,則k增大，意味著條紋級(jí)數(shù)增多，條紋數(shù)目增加；對(duì)同一級(jí)數(shù)k,d增大,則sinθ減小，意味著條紋向中央明紋集中，條紋變密。多光束干涉的結(jié)果要受單縫衍射的調(diào)制。如果a增大，則包絡(luò)線范圍變窄。如果a減小，則包絡(luò)線范圍變寬。（1）增大，不變：條紋變密，“可視”范圍不變。（2）不變，增大：條紋間距不變，“可視”范圍減小。（3）雙縫在其所在平面內(nèi)沿與縫長(zhǎng)垂直方向平移：條紋不變。第9頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、如圖a、b、c、d所示為多縫衍射的光強(qiáng)分布曲線（橫坐標(biāo)為衍射角的正弦，縱坐標(biāo)為光強(qiáng)）。試回答：

（1）各圖表示幾縫衍射的圖樣，并說(shuō)明理由。（2）試在圖上以（或）為單位標(biāo)出橫坐標(biāo)的分度值。（3）畫(huà)出c圖中0級(jí)與1級(jí)主極大間各暗紋對(duì)應(yīng)的振幅矢量圖。圖cI0解：第10頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖bI0圖dI0圖aI0第11頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖cI0（3）畫(huà)出c圖中0級(jí)與1級(jí)主極大間各暗紋對(duì)應(yīng)的振幅矢量圖。主極大的產(chǎn)生，是4條光束干涉的結(jié)果。主極大條件：暗紋條件：0級(jí)與1級(jí)主極大間各暗紋：相鄰兩縫間光程差：第12頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月11、在單縫夫瑯和費(fèi)衍射中，入射光有兩種波長(zhǎng)，，縫寬，透鏡焦距f=50cm，求兩種光的第一級(jí)衍射明紋的中心間距。若用光柵代替單縫，光柵常數(shù)d=0.01cm，其它條件相同，求兩種光的第一級(jí)主極大之間的距離。

解：明紋：第一級(jí)衍射明紋：第一級(jí)衍射明紋位置：●●第13頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用光柵代替單縫：11、在單縫夫瑯和費(fèi)衍射中，入射光有兩種波長(zhǎng)，，縫寬，透鏡焦距f=50cm，求兩種光的第一級(jí)衍射明紋的中心間距。若用光柵代替單縫，光柵常數(shù)d=0.01cm，其它條件相同，求兩種光的第一級(jí)主極大之間的距離。

解：主極大：第一級(jí)主極大：第一級(jí)主極大位置：●第14頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月12.波長(zhǎng)的單色光垂直入射到一光柵上，測(cè)得第二級(jí)主極大的衍射角為，且第三級(jí)缺級(jí)。求：（1）光柵常數(shù)a+b等于多少？（2）透光縫可能寬度和最小寬度分別是多少？（3）若縫寬取最小寬度，求衍射角在范圍內(nèi)可能觀察到的全部主極大的級(jí)次解：（1）（2）最小寬度第15頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）代入，能看到0，第16頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：（1）第10級(jí)明紋中心的位置∴兩條第10級(jí)明紋中心之距2x10=11cm；（2）玻璃片覆蓋一縫后，中央明紋處，兩縫光程差（r-e+ne）–r=（n–1）e=（1·58–1）×6·6×10-6=kλ即中央明條紋處將被第±7級(jí)明紋代替，∴零級(jí)明紋將移到原來(lái)的第級(jí)明紋處。例1、

在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，波長(zhǎng)λ=5500

的平行光垂直入射到縫間距d=2×10-4m

的雙縫上，屏到雙縫的距離D=2m。求：（1）中央明紋兩側(cè)的兩條第10級(jí)明紋中心的間距。（2）用一厚度為e=6·6×10-6m、折射率為n=1·58的玻璃片覆蓋一縫后，零級(jí)明紋將移到原來(lái)的第幾級(jí)明紋處？第17頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空氣空氣nS●ABCd例2如圖所示，由光源S發(fā)出的λ=600nm的單色光，自空氣射入折射率n=1·23的一層透明物質(zhì)，再射入空氣。若透明物質(zhì)的厚度為d=1·0cm，入射角θ=300

，且SA=BC=5·0cm，求：（1）折射角θ1

為多少？（2）此單色光在這層透明物質(zhì)里的頻率、速度和波長(zhǎng)各