1、11 光的衍射光的衍射一、光的衍射現(xiàn)象一、光的衍射現(xiàn)象2.衍射現(xiàn)象：衍射現(xiàn)象：波在傳播過(guò)程中遇到障波在傳播過(guò)程中遇到障礙物，能夠繞過(guò)障礙物礙物，能夠繞過(guò)障礙物的邊緣前進(jìn)這種偏離直的邊緣前進(jìn)這種偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為線傳播的現(xiàn)象稱為衍射衍射現(xiàn)象現(xiàn)象。1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：?jiǎn)慰p單縫KabS光源光源(a)屏幕E屏幕E單縫單縫KaS光源光源(b)b二、二、 惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理1690年惠更斯提出年惠更斯提出惠更斯惠更斯原理原理，認(rèn)為波前上的每一點(diǎn)，認(rèn)為波前上的每一點(diǎn)都可以看作是發(fā)出球面子波都可以看作是發(fā)出球面子波的新的波源，這些子波的包的新的波源，這些子波的包絡(luò)面就是下一時(shí)刻的波前。

2、絡(luò)面就是下一時(shí)刻的波前。1818年，菲涅耳運(yùn)用子波可以相干疊加的思年，菲涅耳運(yùn)用子波可以相干疊加的思想對(duì)惠更斯原理作了補(bǔ)充。他認(rèn)為從同一波想對(duì)惠更斯原理作了補(bǔ)充。他認(rèn)為從同一波面上各點(diǎn)發(fā)出的子波，在傳播到空間某一點(diǎn)面上各點(diǎn)發(fā)出的子波，在傳播到空間某一點(diǎn)時(shí)，各個(gè)子波之間也可以相互疊加而產(chǎn)生干時(shí)，各個(gè)子波之間也可以相互疊加而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這就是涉現(xiàn)象。這就是惠更斯菲涅耳原理惠更斯菲涅耳原理。1.惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理SprnSABE光源光源障礙物障礙物接收屏接收屏SABE光源光源障礙物障礙物接收屏接收屏三、衍射的分類三、衍射的分類1.菲涅耳衍射菲涅耳衍射2.夫瑯和費(fèi)衍射夫瑯和費(fèi)衍射光源

3、光源障礙物障礙物接收屏距接收屏距離為有限遠(yuǎn)。離為有限遠(yuǎn)。光源光源障礙物障礙物接收屏接收屏距離為無(wú)限遠(yuǎn)。距離為無(wú)限遠(yuǎn)。ABE障礙物障礙物接收屏接收屏衍射系統(tǒng)一般由衍射系統(tǒng)一般由光源、光源、衍射屏和接收屏衍射屏和接收屏組成的。組成的。按它們相互距離的關(guān)系，按它們相互距離的關(guān)系，通常把光的衍射分為兩通常把光的衍射分為兩大類大類單縫衍射單縫衍射光源在透鏡光源在透鏡L1的物方焦平面的物方焦平面接收屏在接收屏在L2象方焦平面象方焦平面X光強(qiáng)一、單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)裝置一、單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)裝置S1LA2LEYYXX1.實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明暗相間的平行于單縫衍射條紋；明暗相間的平行于單縫

4、衍射條紋；中央明紋明亮且較寬；中央明紋明亮且較寬；兩側(cè)對(duì)稱分布著其它明紋。兩側(cè)對(duì)稱分布著其它明紋。二、菲涅耳半波帶法解釋單縫衍射二、菲涅耳半波帶法解釋單縫衍射1.菲涅耳半波帶菲涅耳半波帶E單縫fxo3A1A2AaPBA半波帶的作法：半波帶的作法：ABaA,B兩條平行光線之間的光程差兩條平行光線之間的光程差BC=asin.asinC作平行于作平行于AC的平面的平面,使相使相 鄰平面鄰平面之間的距離等于入射光的半波長(zhǎng)之間的距離等于入射光的半波長(zhǎng).（位相差（位相差 ）如圖把如圖把AB波陣面分成波陣面分成AA1，A1A2，A2B波帶波帶.222A1A2兩相鄰波帶對(duì)應(yīng)點(diǎn)兩相鄰波帶對(duì)應(yīng)點(diǎn)AA1中中A1和和

5、 A1A2中中A2，到達(dá)，到達(dá)P點(diǎn)位相差為點(diǎn)位相差為 ，光程差為光程差為 /2。這樣的波帶就這樣的波帶就是菲涅耳半波帶。是菲涅耳半波帶。所以任何兩個(gè)相鄰波帶所發(fā)出的光線在所以任何兩個(gè)相鄰波帶所發(fā)出的光線在P點(diǎn)相互抵消點(diǎn)相互抵消.當(dāng)當(dāng)BC是是 /2的偶數(shù)倍，所有波帶成對(duì)抵消，的偶數(shù)倍，所有波帶成對(duì)抵消，P點(diǎn)暗，點(diǎn)暗，當(dāng)當(dāng)BC是是 /2的奇數(shù)倍，所有波帶成對(duì)抵消后留下一個(gè)波帶，的奇數(shù)倍，所有波帶成對(duì)抵消后留下一個(gè)波帶，P點(diǎn)明。點(diǎn)明。2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：將波面分成整數(shù)個(gè)波帶，各波帶面積將波面分成整數(shù)個(gè)波帶，各波帶面積相等，相鄰波帶的相位差為相等，相鄰波帶的相位差為 ，則：，則：2/2sinka2/) 1

6、2(sinka暗紋中心暗紋中心明紋中心明紋中心2, 1k注意：注意：k0! 即上述公式并不描述即上述公式并不描述零級(jí)條紋（中央條紋）。零級(jí)條紋（中央條紋）。例例2、在夫瑯和費(fèi)單縫實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的平行單色光波長(zhǎng)為、在夫瑯和費(fèi)單縫實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的平行單色光波長(zhǎng)為 =605.8nm，縫寬，縫寬a=0.3mm，透鏡焦距，透鏡焦距f=1m。求：（。求：（1）中央明紋寬度；（中央明紋寬度；（2）第二級(jí)明紋中心至中央明紋中心的）第二級(jí)明紋中心至中央明紋中心的距離；（距離；（3）相應(yīng)于第二級(jí)和第三級(jí)明紋，可將單縫分出）相應(yīng)于第二級(jí)和第三級(jí)明紋，可將單縫分出多少個(gè)半波帶，每個(gè)半波帶占據(jù)的寬度是多少？多少個(gè)半

7、波帶，每個(gè)半波帶占據(jù)的寬度是多少？mmafx0.42)1(0解：，確定，得：）（置由單縫衍射明紋的角位aka25sin212sin)2(2mmfaffx0 . 525sintan222，、分別為射明紋相應(yīng)于第二級(jí)、三級(jí)衍知）（32,:212sin) 3(kka個(gè)半波帶。個(gè)和單縫相應(yīng)地分成75。，為對(duì)應(yīng)半波帶的寬度分別mmmm703503三、干涉與衍射的本質(zhì)三、干涉與衍射的本質(zhì)光的干涉與衍射一樣，本質(zhì)上都是光波相干疊加的光的干涉與衍射一樣，本質(zhì)上都是光波相干疊加的結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，干涉是指有限個(gè)分立的光束的相結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，干涉是指有限個(gè)分立的光束的相干疊加，衍射則是連續(xù)的無(wú)限個(gè)子波的相干疊加。干

8、疊加，衍射則是連續(xù)的無(wú)限個(gè)子波的相干疊加。干涉強(qiáng)調(diào)的是不同光束相互影響而形成相長(zhǎng)或相消干涉強(qiáng)調(diào)的是不同光束相互影響而形成相長(zhǎng)或相消的現(xiàn)象；衍射強(qiáng)調(diào)的是光線偏離直線而進(jìn)入陰影區(qū)的現(xiàn)象；衍射強(qiáng)調(diào)的是光線偏離直線而進(jìn)入陰影區(qū)域。域。衍射圖象：中央是個(gè)明亮的圓斑，衍射圖象：中央是個(gè)明亮的圓斑，外圍是一組明暗相間的同心圓外圍是一組明暗相間的同心圓。1 1 實(shí)驗(yàn)裝置及衍實(shí)驗(yàn)裝置及衍射圖樣射圖樣一、圓孔夫瑯和費(fèi)衍射一、圓孔夫瑯和費(fèi)衍射圓孔衍射圓孔衍射 光學(xué)儀器的分辨率光學(xué)儀器的分辨率DR/22. 1/61. 0sin002 2 愛里斑：愛里斑：第一暗環(huán)對(duì)應(yīng)的衍射角第一暗環(huán)對(duì)應(yīng)的衍射角0稱為稱為愛里斑的半角寬

9、愛里斑的半角寬，理，理論計(jì)算得：論計(jì)算得：式中式中D=2r為圓孔的直徑，若為圓孔的直徑，若f為透為透鏡鏡L2的焦距，則愛里斑的半徑為：的焦距，則愛里斑的半徑為：Dffr/22. 100中央明區(qū)中央明區(qū)集中了衍集中了衍射光能的射光能的83.5%光源光源透鏡透鏡L1圓孔，圓孔，RI二、二、 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)點(diǎn)物點(diǎn)物S象象SL1 1、物與像的關(guān)系、物與像的關(guān)系物理光學(xué)物理光學(xué)象點(diǎn)不再是幾何點(diǎn)，而是具有一象點(diǎn)不再是幾何點(diǎn)，而是具有一定大小的艾理斑。定大小的艾理斑。SLSO幾何光學(xué)幾何光學(xué)物像一一對(duì)應(yīng)，象點(diǎn)是幾何點(diǎn)物像一一對(duì)應(yīng)，象點(diǎn)是幾何點(diǎn)SLSO點(diǎn)物點(diǎn)物S和和S1在透鏡的焦平面上呈

10、在透鏡的焦平面上呈現(xiàn)兩個(gè)艾理斑，屏上總光強(qiáng)為現(xiàn)兩個(gè)艾理斑，屏上總光強(qiáng)為兩衍射光斑的非相干迭加兩衍射光斑的非相干迭加。S1SS1SAf1f2OS1SSS1LO當(dāng)兩個(gè)物點(diǎn)距離足夠小時(shí)，當(dāng)兩個(gè)物點(diǎn)距離足夠小時(shí)，就有能否分辨的問(wèn)題。就有能否分辨的問(wèn)題。瑞利給出恰可分辨兩個(gè)物點(diǎn)的判據(jù)：物點(diǎn)瑞利給出恰可分辨兩個(gè)物點(diǎn)的判據(jù)：物點(diǎn)S1的愛里斑中心恰好與另一個(gè)物點(diǎn)的愛里斑中心恰好與另一個(gè)物點(diǎn)S2的愛的愛里斑邊緣（第一衍射極?。┫嘀睾蠒r(shí)，恰里斑邊緣（第一衍射極?。┫嘀睾蠒r(shí)，恰可分辨兩物點(diǎn)?？煞直鎯晌稂c(diǎn)。2 2、瑞利判據(jù)瑞利判據(jù)S1S2S1S2S1S2可分辨可分辨恰可分辨恰可分辨不可分辨不可分辨100%73.6%滿

11、足瑞利判據(jù)的兩物點(diǎn)間的距離，就是光學(xué)儀器所能分辨的最滿足瑞利判據(jù)的兩物點(diǎn)間的距離，就是光學(xué)儀器所能分辨的最小距離。小距離。對(duì)透鏡中心對(duì)透鏡中心所張的角所張的角0 0稱為最小分辨角。稱為最小分辨角。 0=1.22 /D最小分辨角的倒數(shù)稱為最小分辨角的倒數(shù)稱為儀器的儀器的分辨本領(lǐng)分辨本領(lǐng)3 3、光學(xué)儀器的分辨率、光學(xué)儀器的分辨率22. 161. 010Da討論：討論：分辨本領(lǐng)與分辨本領(lǐng)與D成正比，與波長(zhǎng)成反比：成正比，與波長(zhǎng)成反比：D大，分大，分辨本領(lǐng)大；波長(zhǎng)小，分辨本領(lǐng)大辨本領(lǐng)大；波長(zhǎng)小，分辨本領(lǐng)大圓孔衍射公式對(duì)拋物面式的天線，雷達(dá)均成立。圓孔衍射公式對(duì)拋物面式的天線，雷達(dá)均成立。例（習(xí)題例（習(xí)

12、題10-17）：假設(shè)汽車兩盞燈相距）：假設(shè)汽車兩盞燈相距r =1.5m，人的眼睛瞳孔，人的眼睛瞳孔直徑直徑D=4mm，問(wèn)最遠(yuǎn)在多少米的地方，人眼恰好能分辨出這兩，問(wèn)最遠(yuǎn)在多少米的地方，人眼恰好能分辨出這兩盞燈盞燈?解：假設(shè)所求距離只取決于眼睛瞳孔的衍射效應(yīng)，并以對(duì)視覺最解：假設(shè)所求距離只取決于眼睛瞳孔的衍射效應(yīng)，并以對(duì)視覺最敏感的黃綠光敏感的黃綠光=5500A0，進(jìn)行討論，設(shè)眼睛恰好能分辨兩盞燈，進(jìn)行討論，設(shè)眼睛恰好能分辨兩盞燈的距離為的距離為S，則對(duì)人眼的張角為：，則對(duì)人眼的張角為：Sr根據(jù)瑞利判據(jù)：根據(jù)瑞利判據(jù)： SrD22. 1022. 1rDS 代入數(shù)據(jù)，得：代入數(shù)據(jù)，得： mS310

13、3109.810550022.11045.1人眼的分辨本領(lǐng)人眼的分辨本領(lǐng)設(shè)人眼瞳孔直徑為設(shè)人眼瞳孔直徑為D，可把人可把人眼看成一枚凸透鏡，焦距只有眼看成一枚凸透鏡，焦距只有20毫米，其成象為夫瑯和費(fèi)衍毫米，其成象為夫瑯和費(fèi)衍射的圖樣。射的圖樣。 yn=1n=1.336L121211-7 光柵光柵衍射衍射引言引言：對(duì)于單縫：對(duì)于單縫： 若縫寬大，條紋亮，但條紋間距小，不易分辨若縫寬大，條紋亮，但條紋間距小，不易分辨若縫寬小，條紋間距大，但條紋暗，也不易分辨若縫寬小，條紋間距大，但條紋暗，也不易分辨因而利用單縫衍射不能精確地進(jìn)行測(cè)量。因而利用單縫衍射不能精確地進(jìn)行測(cè)量。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：能否得到亮度大，

14、分得開，寬度窄的明條紋？能否得到亮度大，分得開，寬度窄的明條紋？結(jié)論：結(jié)論：利用衍射光柵所形成的衍射圖樣利用衍射光柵所形成的衍射圖樣光柵光譜光柵光譜應(yīng)用：應(yīng)用：精確地測(cè)量光的波長(zhǎng)；精確地測(cè)量光的波長(zhǎng)；是重要的光學(xué)元件，廣泛應(yīng)用于物理，化學(xué)，天文，是重要的光學(xué)元件，廣泛應(yīng)用于物理，化學(xué)，天文，地質(zhì)等基礎(chǔ)學(xué)科和近代生產(chǎn)技術(shù)的許多部門。地質(zhì)等基礎(chǔ)學(xué)科和近代生產(chǎn)技術(shù)的許多部門。一、衍射光柵一、衍射光柵 d=a+b由一組相互平行，等寬、等間隔的狹縫構(gòu)成的由一組相互平行，等寬、等間隔的狹縫構(gòu)成的光學(xué)器件稱為光柵。光學(xué)器件稱為光柵。光柵常數(shù)光柵常數(shù)d 的數(shù)量級(jí)約的數(shù)量級(jí)約10-6米，即微米米，即微米通常每厘

15、米上的刻痕數(shù)有幾干條，甚至達(dá)幾萬(wàn)通常每厘米上的刻痕數(shù)有幾干條，甚至達(dá)幾萬(wàn)條。條。透射光柵透射光柵1 1、光柵光柵反射光柵反射光柵2 2、光柵衍射的實(shí)驗(yàn)裝置與衍射圖樣、光柵衍射的實(shí)驗(yàn)裝置與衍射圖樣屏幕上對(duì)應(yīng)于光直線傳播的成像位置上出現(xiàn)中央明紋；屏幕上對(duì)應(yīng)于光直線傳播的成像位置上出現(xiàn)中央明紋；在中央明紋兩側(cè)出現(xiàn)一系列明暗相間的條紋，兩明條紋分在中央明紋兩側(cè)出現(xiàn)一系列明暗相間的條紋，兩明條紋分得很開，明條紋的亮度隨著與中央的距離增大而減弱；得很開，明條紋的亮度隨著與中央的距離增大而減弱；明條紋的寬度隨狹縫的增多而變細(xì)。明條紋的寬度隨狹縫的增多而變細(xì)。3 3、光柵衍射圖樣的形成、光柵衍射圖樣的形成單縫

16、的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣與在垂直單縫的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣與在垂直與透鏡與透鏡 L的光軸方向上的位置無(wú)關(guān)的光軸方向上的位置無(wú)關(guān)。衍射角相同的光線，會(huì)聚在接收衍射角相同的光線，會(huì)聚在接收屏的相同位置上。屏的相同位置上。OaOa即單縫的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣，不隨縫即單縫的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣，不隨縫的上下移動(dòng)而變化。的上下移動(dòng)而變化。單縫衍射單縫衍射多縫干涉多縫干涉若干平行的單狹縫所分割的波面若干平行的單狹縫所分割的波面具有相同的面積。各狹縫上的子具有相同的面積。各狹縫上的子波波源一一對(duì)應(yīng)，且滿足相干條波波源一一對(duì)應(yīng)，且滿足相干條件。件。相鄰狹縫對(duì)應(yīng)點(diǎn)在衍射角相鄰狹縫對(duì)應(yīng)點(diǎn)在衍射角 方向上的光程方向上的光程 差滿足

17、：差滿足：AabPOfEFG則它們相干加強(qiáng)，形成明條紋。則它們相干加強(qiáng)，形成明條紋。(a+b)sin =k k=0, 1, 2, 3 因此，光柵衍射圖樣是多縫因此，光柵衍射圖樣是多縫干涉光強(qiáng)分布受單縫衍射光干涉光強(qiáng)分布受單縫衍射光強(qiáng)分布調(diào)制的結(jié)果。強(qiáng)分布調(diào)制的結(jié)果。光柵衍射光柵衍射 二、光柵方程二、光柵方程垂直入射時(shí)的光柵方程垂直入射時(shí)的光柵方程AabPOf(a+b)sin =k k=0, 1, 2, 3 斜入射時(shí)的光柵方程斜入射時(shí)的光柵方程(a+b)(sin sin )=k k=0, 1, 2, 3 AabPOf衍射光與入射光在光柵法線同側(cè)取正號(hào)；衍射光與入射光在光柵法線同側(cè)取正號(hào)；衍射光與

18、入射光在光柵法線異側(cè)取負(fù)號(hào)。衍射光與入射光在光柵法線異側(cè)取負(fù)號(hào)。三、光柵衍射圖樣的幾點(diǎn)討論三、光柵衍射圖樣的幾點(diǎn)討論1、主極大明條紋中心位置：、主極大明條紋中心位置：(a+b)sin =k k=0, 1, 2, 3 明紋位置由明紋位置由k / (a+b)確定，與光柵的縫數(shù)無(wú)關(guān)，確定，與光柵的縫數(shù)無(wú)關(guān)，縫數(shù)增大只是使條紋亮度增大與條紋變窄；縫數(shù)增大只是使條紋亮度增大與條紋變窄；光柵常數(shù)越小，條紋間隔越大；光柵常數(shù)越小，條紋間隔越大；由于由于|sin|sin|1|1，k的取值有一定的范圍，故只的取值有一定的范圍，故只能看到有限級(jí)的衍射條紋。能看到有限級(jí)的衍射條紋。a sin =k k = 1, 2

19、, 3 2、光柵的缺極、光柵的缺極缺極時(shí)衍射角同時(shí)滿足：缺極時(shí)衍射角同時(shí)滿足：即k =(a+b) /a k (k = 1, 2, 3 ）k 就是所缺的級(jí)次就是所缺的級(jí)次(a+b)sin =k k=0, 1, 2, 3 在在 衍射方向上各縫間的干涉是衍射方向上各縫間的干涉是加強(qiáng)的，但由于各單縫本身在加強(qiáng)的，但由于各單縫本身在這一方向上的衍射強(qiáng)度為零，這一方向上的衍射強(qiáng)度為零，其結(jié)果仍是零，因而該方向的其結(jié)果仍是零，因而該方向的明紋不出現(xiàn)。這種滿足光柵明明紋不出現(xiàn)。這種滿足光柵明紋條件而實(shí)際上明紋不出現(xiàn)的紋條件而實(shí)際上明紋不出現(xiàn)的現(xiàn)象，稱為現(xiàn)象，稱為光柵的缺級(jí)光柵的缺級(jí)。例：用波長(zhǎng)為例：用波長(zhǎng)為5

20、00nm的單色光垂直照射到每毫米有的單色光垂直照射到每毫米有500條刻痕的條刻痕的光柵上，求：光柵上，求： 1)第一級(jí)和第三級(jí)明紋的衍射角；第一級(jí)和第三級(jí)明紋的衍射角； 2)若縫寬與縫間距相等，由用此光柵最能看到幾條明紋。若縫寬與縫間距相等，由用此光柵最能看到幾條明紋。 解：解：1)光柵常量光柵常量 mba63102500/101 由光柵方程由光柵方程 kba sin可知：第一級(jí)明紋可知：第一級(jí)明紋k=1 25. 010210500sin691 ba 821401 第三級(jí)明紋第三級(jí)明紋k=3 75. 01021050033sin693 ba 534803 2)理論上能看到的最高理論上能看到的最

21、高級(jí)譜線的極限，對(duì)應(yīng)衍級(jí)譜線的極限，對(duì)應(yīng)衍射角射角=/2，41050010296max bak即最多能看到第即最多能看到第4級(jí)明條級(jí)明條紋，考慮缺級(jí)紋，考慮缺級(jí)(a+b)/a=(a+a)/a=2。第第2、4級(jí)明紋不出現(xiàn)，級(jí)明紋不出現(xiàn)，從而實(shí)際出現(xiàn)的只有級(jí)，從而實(shí)際出現(xiàn)的只有級(jí)，因而只能看到因而只能看到5條明紋。條明紋。 四、衍射光譜四、衍射光譜白光經(jīng)過(guò)光柵后，各種波長(zhǎng)的單色光將產(chǎn)生自的衍射條紋，白光經(jīng)過(guò)光柵后，各種波長(zhǎng)的單色光將產(chǎn)生自的衍射條紋，除中央明紋由各色光混合仍為白光外，其兩側(cè)的各級(jí)明條除中央明紋由各色光混合仍為白光外，其兩側(cè)的各級(jí)明條紋都將形成由紫到紅對(duì)稱排列的彩色光帶，這些光帶的整

22、紋都將形成由紫到紅對(duì)稱排列的彩色光帶，這些光帶的整體叫做衍射光譜。體叫做衍射光譜。如果光源發(fā)出的是白光，則光柵光譜中除零級(jí)近似為一條如果光源發(fā)出的是白光，則光柵光譜中除零級(jí)近似為一條白色亮線外，其它各級(jí)亮線都排列成連續(xù)的光譜帶。由于白色亮線外，其它各級(jí)亮線都排列成連續(xù)的光譜帶。由于電磁波與物質(zhì)相互作用時(shí)，物質(zhì)的狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，伴隨電磁波與物質(zhì)相互作用時(shí)，物質(zhì)的狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，伴隨有發(fā)射和吸收能量的現(xiàn)象，因此關(guān)于對(duì)物質(zhì)發(fā)射光譜和吸有發(fā)射和吸收能量的現(xiàn)象，因此關(guān)于對(duì)物質(zhì)發(fā)射光譜和吸收光譜的研究已成為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要手段之一。收光譜的研究已成為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要手段之一。應(yīng)用應(yīng)用:光柵光譜光柵光譜

23、.測(cè)量入射光波長(zhǎng)測(cè)量入射光波長(zhǎng),分析復(fù)色光波長(zhǎng)成分分析復(fù)色光波長(zhǎng)成分,或利或利用不同元素具有不同的特征譜線用不同元素具有不同的特征譜線,用光譜分析研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)用光譜分析研究物質(zhì)結(jié)構(gòu).例例: 一衍射光柵一衍射光柵,每厘米有每厘米有400條透光縫條透光縫,每條透光縫寬度為每條透光縫寬度為 a=1 10-5m,在光柵后放一焦距在光柵后放一焦距f=1m的凸透鏡的凸透鏡,現(xiàn)以現(xiàn)以 =500nm的單色平行光垂直照射光柵的單色平行光垂直照射光柵,求求(1)透光縫透光縫a的單縫衍射中央的單縫衍射中央明條紋寬度為多少明條紋寬度為多少?(2)在該寬度內(nèi)在該寬度內(nèi),有幾個(gè)光柵衍射主極大有幾個(gè)光柵衍射主極大?解解:(

24、1)由單縫衍射由單縫衍射中央明條紋寬度公式中央明條紋寬度公式,0.1m11010500259faL20(2)在由單縫衍射第一級(jí)暗紋公式在由單縫衍射第一級(jí)暗紋公式asin = ,所確定的所確定的 內(nèi)內(nèi),按光按光柵衍射主極大的公式柵衍射主極大的公式,即即sinsinkda兩式聯(lián)立兩式聯(lián)立2.5maxabak個(gè)個(gè)共共故故521,0, k德國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，德國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，1895年發(fā)現(xiàn)了年發(fā)現(xiàn)了X射線，并將其公射線，并將其公布于世。歷史上第一張布于世。歷史上第一張X射射線照片，就是倫琴拍攝他線照片，就是倫琴拍攝他夫人的手的照片。夫人的手的照片。由于由于X射線的發(fā)現(xiàn)具有重射線的發(fā)現(xiàn)具有重大的理論意義和

25、實(shí)用價(jià)值，大的理論意義和實(shí)用價(jià)值，倫琴于倫琴于1901年獲得首屆諾年獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。倫琴（倫琴（W. K. Rontgen，1845-1923） X X射線的衍射射線的衍射勞厄（勞厄（M. V. Laue，1879-1960） 德國(guó)物理學(xué)家，發(fā)現(xiàn)德國(guó)物理學(xué)家，發(fā)現(xiàn) X射線的衍射現(xiàn)象，射線的衍射現(xiàn)象，從而判定從而判定X射線的本質(zhì)是高頻電磁波。射線的本質(zhì)是高頻電磁波。1904年，他因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。年，他因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。布拉格父子（布拉格父子（W. L. Bragg，子、，子、W. H. Bragg，父），父）英國(guó)物理學(xué)家，在利用英國(guó)物理學(xué)家，在利用X射

26、線研究射線研究晶體結(jié)構(gòu)方面作出了巨大的貢獻(xiàn)，晶體結(jié)構(gòu)方面作出了巨大的貢獻(xiàn)，奠定了奠定了X射線譜學(xué)及射線譜學(xué)及X射線結(jié)構(gòu)分射線結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。他們因此而于析的基礎(chǔ)。他們因此而于1915年共年共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。一、一、X射線射線原子內(nèi)殼層電子躍遷產(chǎn)原子內(nèi)殼層電子躍遷產(chǎn)生的一種輻射和高速電生的一種輻射和高速電子在靶上驟然減速時(shí)伴子在靶上驟然減速時(shí)伴隨的輻射，稱為隨的輻射，稱為X 射線。射線。其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是：1 在電磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在電磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。2 穿透力強(qiáng)穿透力強(qiáng)3 波長(zhǎng)較短的電磁波，波長(zhǎng)較短的電磁波， 范圍在范圍在0.001nm10nm之間。之間。AK高壓高壓1895年倫琴發(fā)現(xiàn)，高速電子撞年倫琴發(fā)現(xiàn)，高速電子撞擊某些固體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看擊某些固體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見的射線，它能夠透過(guò)許多不見的射線，它能夠透過(guò)許多對(duì)可見光不透明的物質(zhì)，對(duì)感對(duì)可見光不透明的物質(zhì)，對(duì)感光乳膠有感光作用，并能使許光乳膠有感光作用，并能使許多物質(zhì)產(chǎn)生熒光，這就是所謂多物質(zhì)產(chǎn)生熒光，這就是所謂的的X射線或倫琴射線。射線或倫琴射線。二、勞厄?qū)嶒?yàn)二、勞厄?qū)嶒?yàn)晶體中原子排列成有晶體中原子排列成有規(guī)則的空間點(diǎn)陣，原規(guī)則的空間點(diǎn)陣，原子間距為子間距為10-10m的數(shù)量的數(shù)量級(jí)，與級(jí)，與X射線的波長(zhǎng)同射線的波長(zhǎng)