2020年高中物理竞赛-普通物理学C（修订版）10光栅：夫琅和费衍射(共15张PPT)

2020高中物理竞赛 普通物理学C （2020新修版） 同学们好 ▲ 三. 光栅夫琅和费衍射 光栅（grating)：大量等宽的平行狭缝等距离地排列而形成的光学器件 光栅常数: a b d 刻痕，遮光 未刻，缝，透光 透射光栅: 刻痕玻璃 N l 单缝衍射： 解决办法： 采用一系列平行单缝 思路 讨论N个几何线光源的干涉  计及缝宽：加上N个单缝衍射的影响 先不计缝宽，将每缝光强各集中于一线光源 1、装置： 　光栅衍射成象特点 光栅衍射成象是单缝衍射和多缝干涉合成的结果 各缝相同衍射角的光线在成象屏上汇聚于同一点 2. N 缝干涉 式中Ai为每一缝在P点的振幅，为相邻两束光在P点的相位差 它们在P点的合成的合振幅为 　这N条光线是同振幅、同频率、相位依次相差的相干光。 用多边形法则进行N个大小相等、 两两依次相差为  的光振动的叠加 （1）光强分布 暗纹中心 一般情况 明纹中心（主明纹、主极大） （2） 条纹特点（半定量讨论）  明纹中心（主明纹、主极大）条件 位置： 亮度： k: -2 -1 0 1 2 sin 0 最高级次： 位置： k: 0 1 2 相邻两条主明纹间有N-1条暗纹  暗纹条件 每条主明纹的角宽度：在kN-1和kN+1两条暗纹之间，对应  次极大条件： 对应按多边形法则叠加， 不正好为直线，也不正 好闭合的其余位置 N-1条暗纹由N-2个次极大隔开 相邻两条主明纹间有N-1条暗纹和N-2个次极大。 sin 0 (N-1)个极小 (N-2)次极小 由暗纹条件 每条主明纹的角宽度：在kN-1和kN+1两条暗纹之间，对应  主明纹角宽度 光栅分辨本领 分辨本领： sin 小结 不计缝宽，N个几何线光源干涉的结果： 角宽度： 亮度： 分辨本领： 光栅公式： sin I  0 N2I1 暗区（N-1条暗纹，N-2条次级大）背景上出现细窄明亮的主明纹 波场中能量分布与加入相干叠加的波的个数之间的关系： 相干波数目越多，波场中能量向狭窄范围集中的趋势越明显 出现干涉加强的条件越苛刻，越难以满足 能量守恒 思考 为什么？ 谢谢观看！ $$