衍射光栅-PPT课件.ppt
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1、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第四节第四节衍射光栅衍射光栅在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确一一.衍射光栅衍射光栅1.光栅光栅反射光栅反射光栅透射光栅透射光栅透光宽度透光宽度不透光宽度不透光宽度2.光栅常数光栅常数d 大量等宽等间距的平行狭缝大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面或反射面)构成的光学元件构成的光学元件光栅宽度为光栅宽度为 l,每毫米缝数每毫米缝数为为 m,则,则总缝数总缝数在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设
2、置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确只考虑单缝衍射强度分布只考虑单缝衍射强度分布只考虑双缝干涉强度分布只考虑双缝干涉强度分布双缝光栅强度分布双缝光栅强度分布3.光栅衍射的基本特点光栅衍射的基本特点屏上的强度为屏上的强度为单缝衍射单缝衍射和和缝间干缝间干涉涉的共同结果。的共同结果。以二缝光栅为例以二缝光栅为例结论结论:在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确二二.多缝干涉多缝干涉1.五五缝干涉例子缝干涉例子l 主极大角位置条件主极大角位置条件k 称为主极大级数称为主极大级数相邻两缝在相邻两缝在 P点点引起引起的光振动
3、相位差为的光振动相位差为l 主极大主极大强度强度为主极条件下单缝在为主极条件下单缝在 P 点引起光振动矢量的振幅点引起光振动矢量的振幅在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确l 暗纹条件暗纹条件各缝光振幅矢量各缝光振幅矢量:相邻矢量相位差相邻矢量相位差:暗纹条件暗纹条件(1)对五缝干涉,相邻两主极大间有对五缝干涉,相邻两主极大间有4个极小,个极小,3个次极大。个次极大。结论结论-6-5-4-3-2-10+1+2+3+4+5+6I/I(2)主极大光强是相应位置处单缝引起光强的主极大光强是相应位置处单缝引起光强的 52 倍。倍。k
4、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确对对N 缝干涉两主极大间缝干涉两主极大间有有N -1个个极小,极小,N-2 个次极大。个次极大。衍射屏上总能量衍射屏上总能量主极大的强度主极大的强度由能量守恒,主极大的由能量守恒,主极大的宽度宽度随着随着N 的增大,主极的增大,主极大变得更为尖锐,且大变得更为尖锐,且主极大间为暗背景主极大间为暗背景2.N 缝干涉缝干涉缝干涉强度分布缝干涉强度分布缝干涉强度分布缝干涉强度分布缝干涉强度分布缝干涉强度分布在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,
5、所提出的问题也很明确三三.光栅的夫琅禾费衍射光栅的夫琅禾费衍射1.单缝衍射和缝间干涉的共同结果单缝衍射和缝间干涉的共同结果几种缝的光栅衍射几种缝的光栅衍射在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确缝间干涉主极大就是光栅衍射主极大,其位置满足缝间干涉主极大就是光栅衍射主极大,其位置满足 光栅方程光栅方程 多缝干涉主极大光强受单缝衍射光强调制,使得主极大光多缝干涉主极大光强受单缝衍射光强调制,使得主极大光强大小不同,在单缝衍射光强极小处的强大小不同,在单缝衍射光强极小处的主极大主极大缺级。缺级。缺级条件缺级条件如如缺级缺级缺级缺级3
6、.缺级条件分析缺级条件分析2.光栅方程光栅方程在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确缺级缺级在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确光栅光谱光栅光谱单缝衍射单缝衍射在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确单缝衍射单缝衍射缝间干涉缝间干涉暗暗暗暗明纹明纹暗纹暗纹明明暗暗加强加强减弱减弱4.暗纹条件暗纹条件设光栅总缝数为设光栅总缝数为 N,各缝在观察屏上某点,各缝在观察屏上某点 P 引起的光振动
7、矢引起的光振动矢量为量为光栅衍射中,两主极大条纹之间分布着一些暗纹,这是缝光栅衍射中,两主极大条纹之间分布着一些暗纹,这是缝间干涉相消而成。间干涉相消而成。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确为相邻光振动矢量夹角为相邻光振动矢量夹角暗纹条件暗纹条件当这些振动矢量组成的多边形封闭时,合矢量为零,对应点当这些振动矢量组成的多边形封闭时,合矢量为零,对应点为暗纹,则为暗纹,则其中其中在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确设光栅常数为设光栅常数为 d,总缝数为,
8、总缝数为 N 的光栅的光栅,当入射光波长当入射光波长为为 时,分析其时,分析其夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射主主极大条纹角宽度与极大条纹角宽度与 N 的关系。的关系。第第 k 级主极大相邻的两暗纹有级主极大相邻的两暗纹有N 越大,主极大角宽越大,主极大角宽度越小,条纹越细。度越小,条纹越细。例例解解 暗纹位置满足条件暗纹位置满足条件第第 k 级主极大角宽度级主极大角宽度在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确四四.光栅光谱及分辨本领光栅光谱及分辨本领1.光栅光谱光栅光谱0级级1级级2级级-2级级-1级级3级级-3级级白光的光栅光谱白
9、光的光栅光谱2.光栅的色分辨本领光栅的色分辨本领(将波长相差很小的两个波长将波长相差很小的两个波长 和和+分开的能力分开的能力)色谱仪的色分辨率色谱仪的色分辨率在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确设两波长设两波长 1 和和 2=1+在第在第k 级刚好能被光栅分辨,则有级刚好能被光栅分辨,则有根据瑞利判据:根据瑞利判据:当当(光栅的色分辨本领光栅的色分辨本领)由由(1)、(2)得得时刚能时刚能分辨分辨其中其中为波长为波长 1第第k 级主极大半角宽度,且级主极大半角宽度,且光栅的色分辨率光栅的色分辨率讨论讨论增大主极大级次增大
10、主极大级次 k 和总缝数和总缝数 N,可提高光栅的分辨率。,可提高光栅的分辨率。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确五五.斜入射的光栅方程斜入射的光栅方程主极大条件主极大条件k=0,1,2,3缺级条件缺级条件最多明条纹数最多明条纹数p在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确当当 =-90o 时时当当 =90o 时时一束波长为一束波长为 480 nm 的单色平行光,照射在每毫米内有的单色平行光,照射在每毫米内有600条刻痕的平面透射光栅上。条刻痕的平面透射光
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