单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四讲：圆孔衍射、衍射光栅,本次课主要内容：,17-8 圆孔衍射、光学仪器分辨率,17-9 衍射光栅,17-10 X射线衍射,第1页,第1页,17-8 圆孔衍射 光学仪器分辨率,光源,障碍物,接受屏,一、试验装置及现象,第2页,第2页,1、,中央亮斑集中了衍射光能量83.5%，该亮斑为爱里斑。在爱里斑外是明、暗交替环形衍射图样。,二、条纹特点及计算,2、,第一暗环相应衍射角,0,称为爱里斑半角宽度。,3、,理论计算得,：,式中D为圆孔直径。,第3页,第3页,瑞利判据,：假如一个点光源衍射图象中央最亮处刚好与另一个点光源衍射图象第一个最暗环相重叠时，这两个点光源正好能被这一光学仪器所分辨。,三、光学仪器分辨本事,1、点光源通过透镜成像时，由于光波动性，像点,事实上是一个爱里斑。,2、两个发光点在光屏上成像时，各自爱里斑会有,部分重叠。,3、若两个爱里斑中心很远，能够当作是两个像点，,若两个爱里斑中心很近，则只能当作是一个像点。,第4页,第4页,能,分,辨,图示判据原则,不,能,分,辨,分辨极限,第5页,第5页,s,1,s,2,1,0,D,*,*,在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张角,度，称为最小分辨角,0。,最小分辨角等于爱里斑半角宽度,。,第6页,第6页,圆孔衍射第一级极小值由下式给出：,最小分辨角为,：,最小分辨角倒数 称为光学仪器分辨率,第7页,第7页,17-9 光栅衍射,一、单缝衍射特点,二、光栅,衍射角,缝宽 a,挡光部分 b,光栅常数 a+b,衍射角,第8页,第8页,三、光栅衍射,光栅衍射条纹是衍射和干涉总效果。,x,f,0,屏,a,b,a,b,+,(,),a,b,sin,+,第9页,第9页,相邻,狭缝衍射角,方向上衍射光光程差,(a+b)sin,=k,（a+b）sin,当相邻缝衍射光光程差满足相长干涉条件,即：,光屏上相应点为一明纹，称为光栅主极大位置,（光栅方程）,第10页,第10页,缝数,N=4,时光栅衍射光强分布图,k=1,k=2,k=0,k=4,k=5,k=-1,k=-2,k=-4,k=-5,k=3,k=-3,k=6,k=-6,四、光栅衍射光强分布,第11页,第11页,光栅衍射光强分布合成,第12页,第12页,五、缺级,a,sin,=,k,k=0,1,2,缺极时衍射角应同时满足：,(,a+b),sin,=,k,k=0,1,2,即,：,k=,(a+b)/a,k,k,就是所缺级次,缺级：由于单缝衍射影响，光屏上应当出现干涉主极大地方，不再出现了现象，称为缺级。,第13页,第13页,k=1,k=2,k=0,k=4,k=5,k=-1,k=-2,k=-4,k=-5,k=3,k=-3,k=6,若：,缺级,k=-6,缺级：,k,=,3,6,9,.,缺级,光栅衍射,第三级极,大值位置,单缝衍射,第一级极,小值位置,第14页,第14页,六、斜入射光栅衍射,(a+b)(sin,sin,0,)=k,k=0,1,2,3 ,第15页,第15页,x,f,0,屏,假如有几种单色光同时投射在光栅上，在屏上将出现光栅光谱。,复色光,七、光栅光谱,第16页,第16页,白光投射在光栅上，在屏上除零级主极大明条纹由各种波长混合仍为白光外，其两侧将形成由紫到红对称排列彩色光带，即光栅光谱。,第17页,第17页,例、,波长为6000单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在,sin,2,=0.2处，第4级为第一个缺级。求,(1)光栅上相邻两缝距离是多少？,(2)狭缝也许最小宽度是多少？,(3)按上述选定,a,、,b,值，事实上能观测到 所有明纹数是多少？,第18页,第18页,在-90,0,sin,90,0,范围内可观测到明纹级数为,k,=0,1,2,3,5,6,7,9,共15条明纹,解,:,(1),第19页,第19页,例、一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长,1,=4400,2,=6600试验发觉，两种波长谱线(不计中央明纹)第二重叠于衍射角,=60,0,方向上，求此光栅光栅常数,d,。,解：,第二次重叠,k,1,=6,k,2,=4,第20页,第20页,1-X射线衍射,1895,年伦琴发觉,X,射线。,X,射线是波长很短电磁波：,0.001,0.01nm,。,阳极,（对阴极）,阴极,X,射线管,10,4,10,5,V,+,第21页,第21页,一、X,射线衍射-劳厄试验,铅板,单晶片,照相底片,单晶片衍射,劳厄斑点,第22页,第22页,d晶格常数(晶面间距),是,掠射角,光程差,:,二、布喇格方程,A,O,.,.,.,C,.,B,d,干涉相长条件（布喇格公式）：,第23页,第23页,本次课完,第24页,第24页,