透射式衍射光栅原理和应用.ppt

（3）四缝全开； 3 2 1 三、衍射光谱 k=0 k=1 k=2 k=-1 k=-2 入射光为白光时，形成彩色光谱. 一级光谱 二级光谱 三级光谱 1、光栅衍射主极 重叠区 k=1 k=0 k=2 k=3 k=-1 0级 1级 2级 -2级 -1级 3级 -3级 白光的光栅光谱 1. 一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是 (A) 紫光． (B) 绿光． (C) 黄光． (D) 红光． 答案D k级 K+1级 = 恰好不重叠 ﹤ 重叠 2.三种情况 3.光谱的张角 第（k+1）级光谱的张角 ﹥ 不重叠 (紫) (红) 4. 光谱分析 　　由于不同元素（或化合物）各有自己特定的光谱，所以由谱线的成分，可分析出发光物质所含的元素或化合物；还可从谱线的强度定量分析出元素的含量. 没有本质的区别！ 习惯上说，干涉是指那些有限多的分立的光束的相干叠加； 衍射是指那些波阵面上的无穷多的连续的子波的相干叠加； 两者常常出现在同一现象中！ 光栅衍射既为多光束干涉与单缝衍射的综合效果 四、干涉和衍射的区别 例:一光栅每厘米刻痕4000条,用白光垂直照射可产生多少完整的光谱?哪级光谱的哪些波长与其它谱线重叠? 解: 取紫光?=400nm,红光?=700nm, 为了得到完整的光谱, 红光第k级衍射角?k要小于紫光的第k+1级衍射角?k+1： 根据光栅方程, 因此得 解得 可见,只有第一级光栅光谱是完整的。 解:(1)根据光栅方程 (a+b)sin?=?k? 而且|?|90o 例:一光栅每厘米刻痕500条,观察钠光谱线(?=589.3nm)问(1) 垂直照射可以看到几级谱线? 共几条 ？(2)平行光以30o角入射可以看到几级谱线，共几条？ 可见 k最大为3,即能看到3级以内,共7条. 光栅的最高级次 斜入射 最高级次为3！往下取！ (2) 斜入射时,相邻光束的光程差不仅发生在光栅之后还发生在光栅前。 i ? i ? C A B D ?=BD-AC=(a+b)sin ? -(a+b)sini 光栅衍射主极大条件为 = (a+b)(sin ? -sini )=k?, k=0,±1, ±2, ± 3,…. i ? i C A B D (a+b)(sin ? +sini)=k?, (a+b)(sin ? ±sini)=k?, 对于上方, 对于下方, 结果说明向上最大可见1级,向下最大5级,共可看到几条谱线? 答:共7条! 第(2)问结束! 最高级次为5！ 谢 谢！ 放映结束 感谢各位观看！ 让我们共同进步 * * * * * 等宽度、等距离的狭缝排列起来的光学元件. §23.5 光栅衍射 一. 光栅概念 光栅： 光栅 光栅常数d=a+b a ：透光部分的宽度 b：不透光部分的宽度 光栅常数 d 的数量级约为： 例：光栅1cm内有5000条刻痕则光栅常数为： 1. 光栅衍射装置 (a+b)sin? a b P O ? ? 光栅衍射为多缝干涉和单缝衍射的叠加效果。 二、光栅衍射 相邻两束相干光光程差都为（a+b)sinθ 2 .明纹条件 k=0，1 , 2 , 3 ,…. 任意相邻两束相干光光程 差都相等，在P点形成明纹 (a+b)sin? a b P O ? ? 讨论以单色光垂直入射 P点形成明纹称为主极大明纹或主明纹 光栅方程 动画1 多缝干涉是多个电矢量在空中的叠加，可以用N个振幅大小相同的振幅矢量的叠加来表示。 主极大明纹 E=0 暗纹！ 假如首尾相接将如何？ 叠加后电矢量E 为零，相应即为暗纹！ k=0,中央明纹 衍射角 k=0 衍射角 分析 （1） 中央主极大明纹 k=0,中央明纹 k=1,一级明纹 k=2,二级明纹 k=1 k=2 衍射角 k=1,一级明纹 k=2,二级明纹 k的最大值为 答案B 1. 波长 =550 nm(1nm=10-9 m)的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10-4 cm的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为 (A) 2． (B) 3． (C) 4． (D) 5． k=2 k=1 k=0 衍射角与波长 成正比与光栅常数d成反比 两衍射条纹间的张角 光栅常数 d 越小， 越大，明条纹间隔越远，明条纹越细越亮 （2）衍射角与波长、光栅常数关系 动画2 光栅中狭缝条数越多(N越大),明纹越细. (a)1条缝 (f)20条缝 (e)6条缝 (c)3条缝 (b)2条缝 (d)5条缝 E=0 暗纹！ 叠加后电矢量E 为零，相应即为暗纹！ 3. 暗纹条件 结论:对于N条缝的光栅,产生暗纹的条件是 k=1,2,3, ...,