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课件网) 光的衍射 本章内容 Contents chapter 20 惠更斯 - 菲涅耳原理 Huygens-Fresnel principle 单缝衍射 single slit diffraction 圆孔衍射 circular hole diffraction 光栅衍射 grating diffraction X射线衍射 X ray diffraction 衍射现象 第一节 Huygens-Fresnel principle 1 惠菲原理 根据这一原理，原则上可计算任意形状孔径的衍射问题。本章的重点不是具体解算上述积分，而是运用该原理有关子波干涉的基本思想去分析和处理一些典型的衍射问题。 两类衍射 条件实现 第二节 2 single slit diffraction 单缝衍射 夫 琅 禾 费 单 缝 衍 射 基 本 光 路 衍射图样 单缝子波 半波带法 续上 单缝公式 缝宽因素 波长因素 例题1 例题2 第三节 3 circular hole diffraction 圆孔爱里 圆孔公式 分辨本领 瑞利判据 畧偏临界 分辨星星 如果用望远镜观察到在视场中靠得很近的四颗星星恰能被分辨。 若将该望远镜的物镜孔径限制得更小，则可能分辨不出这是四颗星星。 提高分辨 相机例题 1.22 1.342 10 (rad) 5 2.349 10 3 (mm) 1 425.8 (mm ) 1 人眼例题 D = 2 mm， = 550 nm 1.22 3.35 10 (rad) 4 8.35 10 (mm) 2 3.35 (mm) 第四节 4 grating diffraction 光柵衍射 双重因素 光栅方程 观察条件 光栅常数 由光栅方程 若 即 以至各级的衍射角太小，各级谱线距零级太近，仪器无法分辨，也观察不到衍射现象。 若 则 除 外，看不到任何衍射级。 对于可见光， 即刻线密度 高于2500条 mm 其最短波长为 4×10 - 4 mm 若光栅常数 d ＜4×10 - 4 mm 则观察不到衍射现象 即 得 情况下都能观察到衍射现象 并非取任何比值 的 缺级现象 光栅光谱 ※ 对同级明纹，波长较长的光波衍射角较大。 ※ 白光或复色光入射，高级次光谱会相互重叠。 光栅例一 光栅例二 而且第三级谱缺级 光栅常数 ( a + b ) a 的可能最小宽度 在上述条件下最多能看到多少条谱线 28° 600 n m 由第三级谱缺级判断 0.85×10 - 3(mm) 2.56×10 - 3(mm) 2×6×10 - 4 0.469 最大取 max 4.27 取整数4 0 1 2 （3） 4 1 2 （ 3） 4 （缺） （缺） 最多能看到 7 条谱线 光栅例三 第五节 5 X ray diffraction X射线衍射 1901年获首届诺贝尔 物理学奖 1895年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线管的过程中，发现了一种穿透力很强的射线。 高压电源 金属靶 电子束 高能 由于未知这种射线的实质（或本性），将它称为 X 射线。 X 射 线 劳厄 1914年获诺贝尔物理学奖 X 射线发现17年后，于1912年，德国物理学家劳厄找到了 X 射线具有波动本性的最有力的实验证据： 发现并记录了 X 射线通过晶体时发生的衍射现象。 由此，X射线被证实是一种频率很高（波长很短）的电磁波。 在电磁波谱中，X射线的波长范围约为 0.005 nm 到 10 nm，相当 于可见光波长的 10万分之一 到 50 分之一 。 劳厄斑 劳厄的 X 射线衍射实验原理图 晶体中有规则排列的原子，可看作一个立体的光栅。原子的线度和间距大约为10 - 10 m 数量级，根据前述可见光的光栅衍射基本原理推断，只要 入射X 射线的波长与此数量级相当或更小些，就可能获得衍射现象。 衍射斑纹（劳 厄 斑） 晶体 X射线 （硫化铜） 记录干板 布喇格父子 1912年，英国物理学家布喇格父子提出 X射线在晶体上衍射的一种简明的理论解释 布喇格定律，又称布喇格条件。 1915年布喇格父子获诺贝尔物理学奖，小布喇格当年25岁，是历届诺贝尔奖最年轻的得主。 三维空间点阵 氯化钠晶体 氯离子 钠离子 Cl ＋ Na 晶体结构中的三维空间点阵 点阵的散射波 氯化钠晶体 氯离子 钠离子 Cl ＋ Na 晶体结构中的三维空间点阵 晶体中的 原子或离子 X 射 线 原子或离子中的电子在外场作用下做受迫振动。 晶体点阵中的每一 ... ...
