光栅的分辨本领与角半宽度难忘的一课
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作者:黄曙江来源:《物理教学探讨》2006年第19期 理想情况下光栅的分辨本领为:
R=kN。(1)
即光栅的分辨本领随光谱的级次的增加而增大。而光栅衍射中第k级主极大的角半宽度为:
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当衍射角θ增大时,角半宽度Δθ变宽。由光栅方程d 1 sin θ=kλ可知,衍射角θ随级次k增加而增大,因此对应较宽的半角宽度,按理应使相邻光更易重叠,也就是说分辨本领似乎因k的增加而变小,这与(1)式似乎相互矛盾。那么半角宽度增大是否会影响光栅的分辨本领呢?下面就光栅的分辨本领和角半宽度与k的关系进行讨论。
力学与实践
1主最大的角半宽度的值
公平正义比太阳还要有光辉 多光束干涉原理可知,若光栅狭缝数为N,光强为:
(3)
当v=kπ时产生干涉最大,光强为N 2a 2,即在满足下式的θ方向上应有与主最大对应的亮条纹出现:
(4)
当v=k′πN,而k′≠N,2N,3N时,则光强为零。即在满足下式的θ方向上光强为零:
(5)
所以第k级主最大满足:
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(6)
最靠近它的最小级数k′应为:k′=kN+1。按(3)式该最小所在方向(θ k+Δθ)满足
(7)
(6)(7)两式相减,且
图1表示第k级主最大和最靠近它的最小的级数k′的衍射角及角半宽。从Δθ的表达式看,光栅上狭缝的总数目愈大,则所得各级主最大愈细,若光栅上的狭缝数不变,则当衍射角θ k增大时, cos θ k减小则半角宽度Δθ增大。
图1:G为光栅、P为屏、θ k第k级主最大衍射角、Δθ第k级主最大和相邻最小的角半宽