大學(xué)物理波動光學(xué) 17-11學(xué)習(xí)課件

1.光柵衍射光柵—大量等寬等間距的平行狹縫(或反射面)

構(gòu)成的光學(xué)元件。d反射光柵d透射光柵

a是透光（或反光）部分的寬度d=a+b

光柵常量b是不透光(或不反光)部分的寬度光柵常數(shù)種類：§17-11光柵衍射1.1基本概念1.2光柵的衍射圖樣光柵衍射演示光柵衍射1.2光柵的衍射圖樣設(shè)光柵的每個縫寬均為a，在夫瑯禾費衍射下，每個縫的衍射圖樣位置是相重疊的。不考慮衍射時,多縫干涉的光強分布圖：sin

N2sin2N

/sin2

04-8-48(

/d)多光束干涉光強曲線光柵衍射λθad

f透鏡Iθθ衍射光相干疊加衍射的影響：多縫干涉條紋各級主極大的強度不再相等，而是受到了衍射的調(diào)制。主極大的位置沒有變化。光柵衍射sin

0I單I0單-2-112(

/a)單縫衍射光強曲線IN2I0單048-4-8sin

(

/d)單縫衍射輪廓線光柵衍射光強曲線sin

N2sin2N

/sin2

04-8-48(

/d)多光束干涉光強曲線光柵衍射1.3多光束干涉oP焦距

f縫平面G觀察屏透鏡L

dsin

d

（k=0,1,2,3…）---光柵方程設(shè)每個縫發(fā)的光在對應(yīng)衍射角

方向的P點的光振動的振幅為EpP點為主極大時NEpEp明紋條件：光柵衍射I單sin

0I0單-2-112(

/a)IN2I0單sin

048-4-8(

/d)單縫衍射輪廓線光柵衍射光強曲線N=4d=4a此圖為N=4，=4的單縫衍射和光柵衍射的光強分布曲線，這里主極大缺±4,±8…級。為整數(shù)比時，明紋會出現(xiàn)缺級1.4缺級光柵衍射衍射暗紋位置：出現(xiàn)缺級。時,,

q

q

=

=kkad干涉明紋缺級級次干涉明紋位置：光柵衍射判斷缺級條件思考光柵衍射2.光柵光譜

復(fù)色光照射光柵時，譜線按波長向外側(cè)依次分開排列，形成光柵光譜。光柵分光鏡（1）平行光線垂直入射時；（2）平行光線以入射角30

入射時，最多能看見第幾級條紋？總共有多少條條紋？（3）由于鈉光譜線實際上是及兩條譜線的平均波長，求在正入射時最高級條紋此雙線分開的角距離及在屏上分開的線距離。設(shè)光柵后透鏡的焦距為2m.例題17-11用每毫米刻有500條柵紋的光柵，觀察鈉光譜線（nm），問光柵光譜解（1）根據(jù)光柵方程得k的可能最大值相應(yīng)于可見按題意知，光柵常數(shù)為代入數(shù)值得

k只能取整數(shù)，故取k=3,即垂直入射時能看到第三級條紋。光柵光譜（2）如平行光以角入射時，光程差的計算公式應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如圖所示。在衍射角的方向上，光程差為斜入射時光柵光程差的計算ABDC

OPAB光柵光譜由此可得斜入射時的光柵方程為同樣，k的可能最大值相應(yīng)于在O點上方觀察到的最大級次為k1，取得光柵光譜而在O點下方觀察到的最大級次為k2，取得所以斜入射時，總共有條明紋。（3）對光柵公式兩邊取微分光