1、第第4章章 光的衍射光的衍射 （Diffraction of Light）4.1 4.1 光的衍射和惠更斯光的衍射和惠更斯- -菲涅爾原理菲涅爾原理4.2 4.2 單縫的夫瑯和費衍射單縫的夫瑯和費衍射（理解）（理解） 4.3 4.3 光柵衍射光柵衍射（本章及本學期重點）（本章及本學期重點） 4.4 4.4 光柵光譜光柵光譜 4.5 4.5 圓孔衍射圓孔衍射 光學儀器的分辯本領光學儀器的分辯本領 4.6 4.6 X射線的衍射射線的衍射 1 1 光的衍射現象光的衍射現象 二二. .惠更斯惠更斯-菲涅爾原理菲涅爾原理 4-1 光的衍射現象光的衍射現象 惠更斯惠更斯-菲涅爾原理菲涅爾原理 子波假設子波

2、假設 + + 子波相干疊加子波相干疊加三三. . 衍射分類衍射分類 (1)(1)菲涅爾衍射菲涅爾衍射 (2)(2)夫瑯和費衍射夫瑯和費衍射4-2 4-2 單縫的夫朗和費衍射單縫的夫朗和費衍射1 1實驗裝置實驗裝置2 2實驗現象實驗現象3 3理論解釋理論解釋菲涅爾半波帶法菲涅爾半波帶法 0P1.1.中央明紋中心：中央明紋中心：P0點，子波同相疊點，子波同相疊加，加， ，干涉，干涉加強，條紋與縫加強，條紋與縫面平行面平行0 三三. .理論解釋理論解釋菲涅爾半波帶法菲涅爾半波帶法2.2.明暗紋公式：明暗紋公式： 中央明紋寬中央明紋寬1.中央明紋中心：中央明紋中心： a sin = 0 sinABBC

3、a 22k 暗暗(21)2k 明明(1,2,)k 3.3.明暗紋位置：明暗紋位置： xftg (21)2fka 明明(1,2,)k kfa 暗暗02fla 相鄰明紋間距相鄰明紋間距02lfla 4-2 4-2 單縫的夫朗和費衍射單縫的夫朗和費衍射sinf 思考：縫左右、上下移動，思考：縫左右、上下移動，屏上條紋如何變化？屏上條紋如何變化？條紋位置、分布不變條紋位置、分布不變！ 復習：復習：N個同頻率同振動方個同頻率同振動方向諧振動的合成向諧振動的合成光柵衍射光柵衍射4-3 光柵衍射光柵衍射 （Diffraction by Grating）一一.實驗裝置實驗裝置4-3 光柵衍射光柵衍射 0p焦距

4、焦距 f縫平面縫平面 G觀察屏觀察屏透鏡透鏡 L dsin d N2I0單單k048-4-8(dsin / )二二.實驗現象實驗現象條紋特點：細、亮、疏條紋特點：細、亮、疏光強分光強分布曲線布曲線一一.實驗裝置實驗裝置4-3 光柵衍射光柵衍射 0p焦距焦距 f縫平面縫平面 G觀察屏觀察屏透鏡透鏡 L dsin d 二二.實驗現象實驗現象三三.光柵方程光柵方程()sinabk (0,1,2,)k (1, 2,)k abkka 四四. .缺級缺級 sinak 一一. .光柵光譜光柵光譜 若若a+b一定，入射光為復色光，則中央明紋一定，入射光為復色光，則中央明紋仍為復色光；仍為復色光； 對于同一級對

5、于同一級k，屏上將出現彩色光帶，彩色，屏上將出現彩色光帶，彩色光帶的整體稱光帶的整體稱光柵的衍射光譜光柵的衍射光譜 4-4 光柵光譜光柵光譜 （Grating Spectrum）二二. .光譜分析光譜分析 不同光源發出的光，經光柵衍射后形成的光不同光源發出的光，經光柵衍射后形成的光譜不同：譜不同：線光譜，連續光譜，特征光譜線光譜，連續光譜，特征光譜sinkab 白光衍射光譜白光衍射光譜sindk 0I一級光譜一級光譜二級光譜二級光譜三級光譜三級光譜1()sinabk 線光譜、連續光譜，由光源的特征決定線光譜、連續光譜，由光源的特征決定光譜分析光譜分析例例1. 1. 的單色光，垂直入射到一的單色

6、光，垂直入射到一光柵，第二級明紋光柵，第二級明紋 ，第三級，第三級為第一個缺級。求：為第一個缺級。求： 2.2.屏上可能觀察到的全部明紋數屏上可能觀察到的全部明紋數 600nm 2sin0.2 1.1.光柵常數光柵常數 1313條條 6000abnm 30 3.3.若光線以若光線以 角入射時，可能觀察到的全角入射時，可能觀察到的全部明紋數及其級數部明紋數及其級數 -5 k 15-10 k 101414條條 例例2. 2. 以白光垂直入射到光柵常數為以白光垂直入射到光柵常數為 的光柵上，緊靠光柵后面，用焦距為的光柵上，緊靠光柵后面，用焦距為 的透鏡將光線會聚到位于透鏡主焦面上的觀的透鏡將光線會聚到位于透鏡主焦面上的觀察屏上。求：察屏上。求： 2.2.白光的第三級譜線能否被清楚地觀察到？白光的第三級譜線能否被清楚地觀察到？ 0.25m2400nm400nm1.1.波長為波長為 的紫光的第三級譜線和波的紫光的第三級譜線和波長為長為 的紅