大學(xué)物理授課教案第十五章光衍射-資料下載頁(yè)
2025-06-07 18:20本頁(yè)面
【正文】 1 、A2也較遠(yuǎn)（圖a）。我們可以分辨出這兩個(gè)物點(diǎn)的像。如果S1 、S2相離很近，使它們的衍射圖樣大部分重疊（圖b），則在衍射圖樣上便分辨不出有兩個(gè)物點(diǎn)存在。對(duì)于一定的光學(xué)儀器來說，能分辨得開得兩個(gè)物點(diǎn)的最小距離成對(duì)透鏡光心的最小夾角是多大呢？瑞利曾提出了一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)，此判據(jù)如下：如果一個(gè)物點(diǎn)的衍射圖樣的中央最大恰好與另一個(gè)物點(diǎn)的衍射圖樣的第一最小重合，就認(rèn)為這兩物點(diǎn)恰能被這光學(xué)儀器分辨。因?yàn)檫@時(shí)兩個(gè)衍射圖樣中心之間距離的光強(qiáng)約為每個(gè)衍射圖樣中央最大處光強(qiáng)的80%，大多數(shù)人的視覺能夠判斷這是兩個(gè)物點(diǎn)的衍射圖樣。根據(jù)瑞利判據(jù)，當(dāng)兩物點(diǎn)剛被分辨時(shí)，這兩個(gè)物點(diǎn)的愛里斑（物點(diǎn)在屏上出現(xiàn)一個(gè)圓形光斑，它的周圍有環(huán)繞著的明暗相間的圓環(huán)，這個(gè)光斑稱為愛里斑）的中心對(duì)透鏡張角恰為愛里斑半角寬度，即 圖1516 D為圓孔直徑。稱為光學(xué)儀器的最小分辨角，其倒數(shù)稱為光學(xué)儀器的分辨率本領(lǐng)。二．提高分辨率的途徑1．減?。喝缬蔑@微鏡觀察物體時(shí)不用可見光，而用紫外線，在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中就是用紫外線等短波長(zhǎng)光光刻。電子顯微鏡是用電子衍射線的波動(dòng)特性來觀察物體，它的波長(zhǎng)可以小到，從而大大提高分辨率。2．增大：如天文望遠(yuǎn)鏡，有的鏡頭直徑達(dá)6m。167。1510 晶體對(duì)x射線的衍射一．X射線（倫琴射線）X射線是一種波長(zhǎng)極短的電磁波，當(dāng)時(shí)很難用實(shí)驗(yàn)證明。普通的光學(xué)光柵雖然可以用來測(cè)定光波波長(zhǎng)，但因光柵常數(shù)限制，對(duì)波長(zhǎng)極短的電磁波無法測(cè)定。人們苦于用機(jī)械方法來制造倫琴射線可用的光柵。二．勞厄?qū)嶒?yàn)1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞厄想到天然晶體本身可利用作為光柵，他進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，圓滿地獲得了倫琴射線德衍射圖樣，證實(shí)倫琴射線的波動(dòng)性。開創(chuàng)了倫琴射線作晶體結(jié)構(gòu)分析的重大應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)裝置：三．布拉格方程在勞厄?qū)嶒?yàn)不久，蘇聯(lián)物理學(xué)家于利夫和英國(guó)物理學(xué)家布拉格父子分別提出另一種研究x射線的方法，為簡(jiǎn)單起見，假設(shè)晶體是由一種原子組成的，圖（1）、（2）、（3）…表示一組互相平行的原子層（或晶面），各層之間的距離（晶面間距）為d，設(shè)有一細(xì)束平行的、相干的、波長(zhǎng)為的x射線投射在晶體上，發(fā)生散射，x射線的散射與可見光不同，可見光只在物體表面上被散射，而x射線的散射一部分在表面原子層上被反射外，其余部分進(jìn)入晶體內(nèi)部，被內(nèi)部各原子所散射，x射線在表面原子層上的散射和可見光一樣，強(qiáng)度最大的散射方向是按反射定律反射的方向，設(shè)為入射x射線與晶面之間夾角，則強(qiáng)度最大的散射線與晶面的夾角也為。這個(gè)結(jié)果對(duì)于其它各原子層上的散射線也適用。但來自于原子層反射線之間有光程差。如：來自（1）、（2）兩層反射線的光程差為AC+CB=2dsin這個(gè)結(jié)果對(duì)于任何兩相鄰原子層的反射線都適用，如果2dsin=k (k=1,2…) （155）則各層反射線將互相加強(qiáng)，形成亮點(diǎn)。此式稱為布拉格方程。由布拉格方程看出，如果晶體結(jié)構(gòu)（晶面間距為d）為已知，則可測(cè)定x射線的波長(zhǎng)。通常x射線波長(zhǎng)范圍為100~，反之，如果x射線波長(zhǎng)為已知，在晶體上衍射，則可測(cè)出晶面間距d，從而可推出晶體結(jié)構(gòu)。這種研究已經(jīng)發(fā)展為一門獨(dú)立的學(xué)科，叫做x射線結(jié)構(gòu)分析。勞厄獲過諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，1915年亨利?布拉格和勞倫斯?布拉格父子獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
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