高二物理競賽衍射光柵課件

1一光柵§14-8衍射光柵光柵——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。種類：透射光柵d反射光柵d光柵常數(shù)bb’b是透光部分的寬度b’

是不透光部分的寬度d=b+b’

光柵常數(shù)：光柵常數(shù)：02二月20232L1L2b是透光部分的寬度b’

是不透光部分的寬度d=b+b’

光柵常數(shù)：光柵常數(shù)：二實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象SDd中央明紋

條紋特點(diǎn)：亮、細(xì)、疏.02二月202331條縫20條縫3條縫5條縫光柵中狹縫條數(shù)越多，明紋越亮.亮紋的光強(qiáng)：02二月20234三光柵衍射條紋的形成每一條狹縫（單縫）都要產(chǎn)生單縫衍射；縫與縫之間要干涉（相當(dāng)于雙縫干涉，這里有很多縫），即在單縫衍射的明紋區(qū)將發(fā)生多縫之間的干涉。如果只有衍射:I-1-212如果只有干涉：I02二月20235如果只有衍射:I-1-212如果只有干涉：I干涉衍射均有：I1245-1-2-4-5缺級(jí)缺級(jí)-22主極大次極大極小值2023/2/26Y剖面圖：光柵透鏡屏幕I02二月20237干涉衍射均有：I1245-1-2-4-5缺級(jí)缺級(jí)-22主極大次極大極小值可以證明：（1）在兩個(gè)主極大之間有N-1個(gè)極小值；（2）在兩個(gè)主極大之間有

N-2個(gè)次極大。若縫數(shù)為N，則狹縫數(shù)越多，暗區(qū)越寬，條紋越細(xì)越明亮。四光柵方程——主極大（亮紋）的位置2023/2/28Ibb’dBCbb’dBCbb’dBCbb’dBC亮紋I02二月20239可以證明：（1）在兩個(gè)主極大之間有N-1個(gè)極小值；（2）在兩個(gè)主極大之間有

N-2個(gè)次極大。若縫數(shù)為N，則狹縫數(shù)越多，暗區(qū)越寬，條紋越細(xì)越明亮。四光柵方程——主極大（亮紋）的位置主極大位置：中央亮紋2023/2/210YI剖面圖：光柵透鏡屏幕中央亮紋1級(jí)亮紋1級(jí)亮紋2級(jí)亮紋2級(jí)亮紋3級(jí)亮紋3級(jí)亮紋I02二月202311可以證明：（1）在兩個(gè)主極大之間有N-1個(gè)極小值；（2）在兩個(gè)主極大之間有

N-2個(gè)次極大。若縫數(shù)為N，則狹縫數(shù)越多，暗區(qū)越寬，條紋越細(xì)越明亮。四光柵方程——主極大（亮紋）的位置主極大位置：中央亮紋五缺級(jí)由于單縫衍射的影響，在應(yīng)該出現(xiàn)干涉極大（亮紋）的地方，不再出現(xiàn)亮紋，稱為缺級(jí)。出現(xiàn)缺級(jí)必須滿足下面兩個(gè)條件：1.縫間光束干涉極大條件；2.單縫衍射極小條件。缺級(jí)條件為：02二月202312缺級(jí)單縫衍射第一級(jí)極小值位置光柵衍射第三級(jí)極大值位置缺級(jí)k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-6若：缺級(jí)：02二月202313主極大位置：中央亮紋五缺級(jí)由于單縫衍射的影響，在應(yīng)該出現(xiàn)干涉極大（亮紋）的地方，不再出現(xiàn)亮紋，稱為缺級(jí)。出現(xiàn)缺級(jí)必須滿足下面兩個(gè)條件：1.縫間光束干涉極大條件；2.單縫衍射極小條件。缺級(jí)條件為：六衍射光譜主極大位置：入射光為白光時(shí)，不同，不同，按波長分開形成光譜.02二月202314六衍射光譜主極大位置：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02二月202315例如二級(jí)光譜重疊部分光譜范圍二級(jí)光譜重疊部分:02二月202316連續(xù)光譜：織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，所以由譜線的成分，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．02二月202317例1.

用每厘米有5000條的光柵，觀察鈉光譜線， 問：1.光線垂直入射時(shí)；2.光線以30o傾斜入射時(shí)，最多能看到幾級(jí)條紋？

解：（1）由光柵公式：其中：最多能看到3級(jí)條紋。xfO屏A.BC..jθ（2）在進(jìn)入光柵之前有一附加光程差，所以：光柵公式變?yōu)椋浩渲校鹤疃嗄芸吹?級(jí)條紋。02二月202318最多能看到3級(jí)條紋。（2）在進(jìn)入光柵之前有一附加光程差，所以：其中：最多能看到5級(jí)條紋。例2.

用白光照射光柵常數(shù)為的光柵，若透鏡焦距為1m，則第二級(jí)光譜對(duì)透鏡光心所張的角為多少？第二級(jí)光譜的線寬度為多少？fO屏02二月202319例2.

用白光照射光柵常數(shù)為