2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：光柵衍射

1、光柵衍射12光柵衍射1. 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 光柵常數(shù)b 是不透光(或不反光)部分的寬度3. 光柵常數(shù)2. 種類：3k = 0,1,2,3光柵方程明紋(主極大)條件：1. 多光束干涉暗紋間距=相鄰主極大間有N1個(gè)暗紋和N2個(gè)次極大。如 N = 4,有三個(gè)極小0/d-(/d)-2(/d)2/dII0sinN = 4光強(qiáng)曲線/4d-(/4d)42. 光柵衍射 (1) 各主極大受到單縫衍射調(diào)制(2) 為整數(shù)比時(shí)，會(huì)出現(xiàn)缺級(jí)I單sin0I0單-2-112( /a)IN2I0單sin048-4-8( /d )

2、單縫衍射 輪廓線光柵衍射光強(qiáng)曲線N = 4d = 4a(3) d、a對(duì)條紋的影響5六 X 射線的衍射 布拉格公式光柵分辨率光柵的分辨本領(lǐng)為：其中N為光柵的總縫數(shù)6例1 單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，光源發(fā)出的光含有兩種波長(zhǎng)，垂直入射于單縫上，假如 的第一級(jí)衍射極小與 的第二級(jí)衍射極小相重合，問(wèn)：（1）這兩種波長(zhǎng)之間有什么關(guān)系？（2）在這兩種波長(zhǎng)的光所形成的衍射圖樣中是否還有其他極小值重合？ 例2 設(shè)波長(zhǎng)為 的平面波沿與單縫平面法線成 角的方向入射，單縫AB的寬度為a，觀察夫瑯禾費(fèi)衍射，試求出暗紋條件，明紋條件以及各暗條紋的衍射角。7例3 波長(zhǎng)為 的單色光垂直入射到一光柵上，第2級(jí)、第3級(jí)明紋分別出現(xiàn)在 處，

3、第4級(jí)缺級(jí)，求：（1）光柵常數(shù)（2）透光部分和不透光部分各為多少（3）在選定了上述常數(shù)后，求衍射角 范圍內(nèi)可能觀察到的全部主極大的級(jí)次 例4 一束平行光垂直入射到光柵上，該光束有兩種波長(zhǎng) ，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種波長(zhǎng)的譜線（不計(jì)中央明紋）第二次重合于衍射角 的方向上，求光柵常數(shù)8例5 用一個(gè)每毫米有500條刻痕，寬為2cm的平面透射光柵觀察鈉光譜（589nm），設(shè)透鏡焦距為1m.（1）光線垂直入射時(shí)，最多看到第幾級(jí)光譜（2）光線以300入射角入射時(shí)，最多看到幾級(jí)光譜（3）若用白光垂直入射，求第一級(jí)光譜的線寬（4）在589nm附近第二級(jí)光譜能分辨的最小波長(zhǎng)是多少9例6已知太空中的兩顆星對(duì)于望遠(yuǎn)鏡的角距離為4.8410-6rad，它們都發(fā)出波長(zhǎng)為550nm的光，試求望遠(yuǎn)鏡的口徑至少要多大才能分辨出這兩顆星？例7 以波長(zhǎng)為0.11nm的X射線束照射到巖鹽晶體，實(shí)驗(yàn)測(cè)得X射線與晶面夾角為11.50時(shí)獲得第一級(jí)反射極大（1）巖鹽晶體原子平面之間的間距d為多大？（2）若以另一束X射線束照射，測(cè)得X射線與晶面夾角為17.50時(shí)，獲得第一級(jí)反射極大，求該X射線的波長(zhǎng)10瑞利判據(jù)11 對(duì)于兩個(gè)強(qiáng)度相等的不相干的點(diǎn)光源（物點(diǎn)），一個(gè)點(diǎn)光源的衍射圖樣的主極大剛好和另一點(diǎn)光源衍射圖樣