第三十六章 繞 射 36-2 繞射與光的波動理論 36-3 單狹縫繞射：極小位置

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1 第三十六章 繞 射 36-2 繞射與光的波動理論 36-3 單狹縫繞射：極小位置
第三十六章 繞 射 36-2 繞射與光的波動理論 單狹縫繞射：極小位置 36-4 單狹縫繞射之定性探討 單狹縫繞射強度之定量探討 36-6 圓孔繞射 雙狹縫繞射 36-8 繞射光柵 光柵：色散度及鑑別率 36-10 X射線繞射

2 36-2 繞射與光的波動理論 當通過極小的開口，繞過一個障礙物以及通過光銳的邊緣時，就會出現繞射現象。
光自一狹縫或針孔射出時，不僅向兩邊展開，同時產生了干涉圖樣。 當光經過一邊緣，譬如剃刀邊緣，亦會發生繞射。

3 36-2 繞射與光的波動理論 一圓盤的繞射圖樣，一亮點出現於圓盤的陰影區。此亮點證實了光的波動理論 (1819)。

4 36-2 繞射與光的波動理論 惠更斯原理

5 36-3 單狹縫繞射：極小位置 當光通過一寬度為 a 的長狹縫時，即可產生單狹縫繞射圖樣，其中包含一中央極大和其他極大，他們被位於和中央軸夾角 的極小分開，極小滿足

6 36-3 單狹縫繞射：極小位置 一條較寬的中央亮紋，二側分佈著一系列交替的較弱亮紋與暗紋。
每一條亮紋的中央最亮處，大約位於其兩旁二條暗的中點。 中央寬紋的寬度是它二側亮紋寬度的二倍。

7 測試站 1 我們用藍光照射在長狹縫上，而於顯示屏幕上產生繞射圖樣。圖樣中央亮帶會向外擴張或向內收縮，當(a)光源改成黃光或(b)減少狹縫寬度？

8 例 36-1 以白光(包含可見光所有的波長)照射一寬度為a的狹縫。(a)則當l=650nm的紅光之第一極小為於q=15o時，狹縫寬度a應為多少？(b)某光的第一側繞射極大位於15o處，因而與紅光的第一極小相重合，試問該光的波長l為多少？

9 36-5 單狹縫繞射強度 在任一已知繞射角 的繞射強度為

10 36-6 圓孔繞射 直徑為d 的圓孔或透鏡的繞射，亦會產生一個中央極大及一些同心圓的極大極小，其中位於角度 的第一極小如下所示：

11 36-6 圓孔繞射 光學系統對二個靠得非常接近物體的辨別能力，由於受到光的波動性影響，而有所限制。

12 36-6 圓孔繞射 當二個繞射圖樣重疊時，其中一個的中央極大恰好落在另一圖樣的第一極小位置時，我們說這二個圖剛好可以分辨。
這個可以鑑別的最低條件稱為：瑞利標準。 若d 為物鏡的直徑而它們的角間隔至少必須為:

13 例 36-3 圖為點彩派畫家作品上彩色小點的呈現。設點的中央至中央的平均間隔距離是D=2.0mm。我們眼睛瞳孔的直徑是d=1.5mm，並且設我們眼睛能鑑別的點之間的最小角度間隔只由瑞立判據設定。試問要讓我們看不見畫作上的任何小點，則最小的觀賞距離是多少？

14 例 36-3

15 36-6 繞射光柵 一個用來研究發光物體及吸光物體的光學工具, 有點類似雙狹縫的裝置‚ 但有很大數目的 N 個狹縫‚ d sin = m
光柵間距d ( = w / N)

16 36-6 X-射線繞射 利用波長不是可見光的波亦可以有繞射現象，但是造成繞射的物體大小是不一樣的。X 射線的波長小於可見光，可被晶體所繞射，因此可以用來判別晶體結構。

17 36-6 X-射線繞射 布拉格定律 X 射 線 繞 射 極 大

18 36-6 X-射線繞射 由晶體所形成的X-射線繞射

19 36-6 X-射線繞射 由紅寶石晶體繞射的X-射線 勞厄圖