第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
1
一 光栅等宽度,等距离 的狭缝排列起来的光学元件,
Q
o
L P
f
衍射角第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
2
二 光栅衍射条纹的形成
b
'b
'bb?
光栅常数,m10~10 65
光栅常数
)
衍射角
b,透光部分的宽度
b’,不透光部分的宽度
sin)'( bb?
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
3
),2,1,0(
s i n)'(
k
kbb
明纹位置相邻两缝间的光程差,?s in)'( bbΔ
光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
4
讨 论 ),2,1,0( s i n)'( kkbb
2?323? 0
I
s in)'( bb?
光强分布第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
5
's i n bb
k
k
',
2
π
m ax
bbkk
条纹最高级数第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
6
光栅中狭缝条数越多，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条缝第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
7
's i ns i n,1 1 bbk kk
一定,减少,增大,'bb?
kk 1
'bb? 一定,增大,增大,?
kk 1
光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远,
),2,1,0( s i n)'( kkbb
入射光波长越大，明纹间相隔越远,
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
8
入射光为 白光 时，形成 彩色光谱,
三 衍射光谱
sin
0
I
一级光谱二级光谱三级光谱
'bb
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
9
例如 二级光谱重叠部分光谱范围
nm 7 6 0~4 0 0
2s i n)'( bb
二级光谱重叠部分,
nm 760~600
紫 3s i n)'( bb
nm 600
2
3
紫
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
10
连续光谱：炽热物体光谱线状光谱：放电管中气体放电带状光谱：分子光谱衍射光谱分类第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
11
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,
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
12
例 1 用白光垂直照射在每厘米有 6500条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角,
解
nm 7 6 0~4 0 0 6 5 0 0/cm 1' bb
148.1
65001 cm
cm106.73
'
sin
5
2
2
bb
k红光
78.0
6 5 0 01 cm
cm1043
'
s i n
5
1
1?
bb
k紫光
26.511
不可见第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
13
第 三 级光谱的 张角
74.3826.5100.90
第三级光谱所能出现的最大波长
k
bb?90s i n)'('
nm 5 1 33 ' bb
绿光第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
14
1895年 伦琴 发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称 Ｘ 射线,
1E
2E
X 射线冷却水
<
P
K
nm)10~04.0(
三 X 射线的衍射第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
15
劳 厄 斑 点铅板单晶片照像底片单晶片的衍射
1912年劳厄实验第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
16
1913年英国 布拉格父子 提出了一种解释
Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于
1915年荣获物理学诺贝尔奖,
布 拉 格 反 射
d
入射波 散射波
o
C
A B
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
17
掠射角d晶格常数相邻两个晶面反射的两 X射线干涉 加强的条件布拉格公式
,2,1,0?k
kd?s i n2
CBACΔ
s in2 d?布 拉 格 反 射
d
入射波 散射波
o
C
A B
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
18
用途 测量射线的波长研究 X射线谱，
进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能,例如对大分子 DNA 晶体的成千张的 X射线衍射照片的分析，显示出
DNA分子的 双螺旋 结构,
布拉格公式?,2,1,0?k kd?s i n2
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
19
DNA 晶体的
X衍射照片 DNA 分子的双螺旋结构
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第十一章 光学物理学第五版
20
本章目录选择进入下一节：
11-9 衍射光栅
11-8 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领
11-10 光的偏振性 马吕斯定律
11-12 双折射 偏振棱镜
11-11 反射光和折射光的偏振
*11-13 液晶显示
11-9 衍射光栅物理学 第五版
1
一 光栅等宽度,等距离 的狭缝排列起来的光学元件,
Q
o
L P
f
衍射角第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
2
二 光栅衍射条纹的形成
b
'b
'bb?
光栅常数,m10~10 65
光栅常数
)
衍射角
b,透光部分的宽度
b’,不透光部分的宽度
sin)'( bb?
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
3
),2,1,0(
s i n)'(
k
kbb
明纹位置相邻两缝间的光程差,?s in)'( bbΔ
光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
4
讨 论 ),2,1,0( s i n)'( kkbb
2?323? 0
I
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光强分布第十一章 光学
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5
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k
k
',
2
π
m ax
bbkk
条纹最高级数第十一章 光学
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6
光栅中狭缝条数越多，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条缝第十一章 光学
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7
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一定,减少,增大,'bb?
kk 1
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光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远,
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入射光波长越大，明纹间相隔越远,
第十一章 光学
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8
入射光为 白光 时，形成 彩色光谱,
三 衍射光谱
sin
0
I
一级光谱二级光谱三级光谱
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第十一章 光学
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9
例如 二级光谱重叠部分光谱范围
nm 7 6 0~4 0 0
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二级光谱重叠部分,
nm 760~600
紫 3s i n)'( bb
nm 600
2
3
紫
第十一章 光学
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连续光谱：炽热物体光谱线状光谱：放电管中气体放电带状光谱：分子光谱衍射光谱分类第十一章 光学
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11
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,
第十一章 光学
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12
例 1 用白光垂直照射在每厘米有 6500条刻痕的平面光栅上，求第三级光谱的张角,
解
nm 7 6 0~4 0 0 6 5 0 0/cm 1' bb
148.1
65001 cm
cm106.73
'
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5
2
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78.0
6 5 0 01 cm
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1
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26.511
不可见第十一章 光学
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13
第 三 级光谱的 张角
74.3826.5100.90
第三级光谱所能出现的最大波长
k
bb?90s i n)'('
nm 5 1 33 ' bb
绿光第十一章 光学
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14
1895年 伦琴 发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称 Ｘ 射线,
1E
2E
X 射线冷却水
<
P
K
nm)10~04.0(
三 X 射线的衍射第十一章 光学
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15
劳 厄 斑 点铅板单晶片照像底片单晶片的衍射
1912年劳厄实验第十一章 光学
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16
1913年英国 布拉格父子 提出了一种解释
Ｘ射线衍射的方法，给出了定量结果，并于
1915年荣获物理学诺贝尔奖,
布 拉 格 反 射
d
入射波 散射波
o
C
A B
第十一章 光学
11-9 衍射光栅物理学 第五版
17
掠射角d晶格常数相邻两个晶面反射的两 X射线干涉 加强的条件布拉格公式
,2,1,0?k
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CBACΔ
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d
入射波 散射波
o
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A B
第十一章 光学
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18
用途 测量射线的波长研究 X射线谱，
进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能,例如对大分子 DNA 晶体的成千张的 X射线衍射照片的分析，显示出
DNA分子的 双螺旋 结构,
布拉格公式?,2,1,0?k kd?s i n2
第十一章 光学
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DNA 晶体的
X衍射照片 DNA 分子的双螺旋结构
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11-10 光的偏振性 马吕斯定律
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11-11 反射光和折射光的偏振
*11-13 液晶显示
