大學(xué)物理-波動(dòng)光學(xué)-衍射光柵

一光柵許多等寬度、等距離的狹縫（或放射面）排列起來形成的光學(xué)元件.類型：透射光柵，反射光柵.反射光柵透射光柵透光縫寬度b

遮光部分寬度b’

光柵常數(shù)大小衍射角光柵常數(shù)

光柵衍射實(shí)驗(yàn)裝置光柵常數(shù)：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(shù)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(qiáng)：單縫光強(qiáng)）（：狹縫數(shù)，討論光強(qiáng)分布中央明紋第一級(jí)主明紋第二級(jí)主明紋理論計(jì)算表明，在兩相鄰主明紋間有N-1條暗紋和N-2條次明紋，因?yàn)榇蚊骷y的光強(qiáng)遠(yuǎn)小于主明紋，所以暗紋和次明紋連成一片形成暗區(qū).一定，減少，增大．一定，

增大，

增大．光柵常數(shù)越小，明紋越窄，明紋間相隔越遠(yuǎn)入射光波長越大，明紋間相隔越遠(yuǎn)條紋最高級(jí)數(shù)討論干涉相消（暗紋）干涉加強(qiáng)（明紋）單縫衍射

單縫衍射對(duì)光柵衍射的影響（缺級(jí)現(xiàn)象）多縫干涉極大單縫衍射多縫干涉光柵衍射（缺級(jí)）0出現(xiàn)缺級(jí)例：假如同時(shí)滿足單縫衍射對(duì)光強(qiáng)的調(diào)制缺缺缺缺7654321012345670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(cè)得第一級(jí)明紋出現(xiàn)在的方向上，試求（1）這一平面透射光柵的光柵常數(shù)d,這意味著該光柵在1cm內(nèi)有多少條狹縫？（2）最多能看到第幾級(jí)衍射明紋？只能看到第一級(jí)衍射明紋入射光為白光時(shí)，不同，不同，按波長分開形成光譜.一級(jí)光譜二級(jí)光譜三級(jí)光譜三衍射光譜例如二級(jí)光譜重疊部分光譜范圍二級(jí)光譜重疊部分:一級(jí)光譜二級(jí)光譜三級(jí)光譜連續(xù)光譜：熾熱物體光譜線狀光譜：鈉鹽、分立明線帶狀光譜：分子光譜衍射光譜分類光譜分析由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光譜，所以由譜線的成份，可分析出發(fā)光物質(zhì)所含的元素或化合物；還可從譜線的強(qiáng)度定量分析出元素的含量．一、X射線

1895年德國物理學(xué)家倫琴用克魯斯克管的陰極射線作實(shí)驗(yàn)，偶然發(fā)現(xiàn)附近桌上的熒光屏上發(fā)出了光，倫琴用一張黑紙擋住管子，熒光仍存在，而用一片金屬板就擋住了，他稱這種射線為X射線。

歷史上第一張X射線照片，就是倫琴拍攝他夫人手的照片。由于X射線的發(fā)現(xiàn)具有重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值，倫琴于1901年獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。*四

X射線衍射倫琴夫人看了照片后害怕地說：這簡直象魔鬼的手。二、

X射線性質(zhì)1.X射線穿透力很強(qiáng)，波長很短。2.X射線在磁場或電場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是一種電磁波。衍射現(xiàn)象很小。X射線冷卻水<倫琴未發(fā)現(xiàn)X射線的衍射現(xiàn)象，

<<光柵縫寬因?yàn)槿诙虬?/p>

1912年德國慕尼黑大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授馮?勞厄用晶體中的衍射拍攝出X射線衍射照片。由于晶體的晶格常數(shù)約10nm，與X射線波長接近，衍射現(xiàn)象明顯。勞厄于1914年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。勞厄斑點(diǎn)鉛板單晶片照像底片單晶片的衍射1912年勞厄?qū)嶒?yàn)布拉格反射入射波散射波

1913年英國布拉格父子提出了一種解釋Ｘ射線衍射的方法，給出了定量結(jié)果，并于1915年榮獲物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)．掠射角晶格常數(shù)相鄰兩個(gè)晶面反射的兩X射線干涉加強(qiáng)的條件布拉格公式四、布拉格公式用途測(cè)量射線的波長研究X射線譜，進(jìn)而研究原子結(jié)構(gòu)；研究晶體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步研究材料性能.例如對(duì)大分子DNA晶體的成千張的X射線衍射照片的分析，顯示出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu).DNA晶體的X衍射照片DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)布拉格