西南交通大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四篇 振动与波动 第15章 波的干涉、衍射和偏振（15-4）光的夫琅和费衍射（续）

第四篇振动与波动 第15章波的干涉、衍射和偏振 本章共8讲

? 本章共8讲 第四篇 振动与波动 第15章 波的干涉、衍射和偏振

815.4光的夫琅和费衍射(续) 单缝夫琅和费衍射 圆孔夫琅和费衍射 光栅夫琅和费衍射 四.晶格衍射(X光衍射) 1895年11月8日德国物理学家 伦琴在阴极射线实验中,偶然 发现附近桌上的荧光屏上发出 了光,伦琴用一张黑纸挡住管 子,荧光仍存在,而用一片金 属板就挡住了,他称这种射线 为X射线。 伦琴(18451923)

§ 15.4 光的夫琅和费衍射（续） 一. 单缝夫琅和费衍射 二. 圆孔夫琅和费衍射 三. 光栅夫琅和费衍射 四. 晶格衍射（X光衍射） 1895年11月8日德国物理学家 伦琴在阴极射线实验中，偶然 发现附近桌上的荧光屏上发出 了光，伦琴用一张黑纸挡住管 子，荧光仍存在，而用一片金 属板就挡住了，他称这种射线 为 X 射线。 伦琴（1845——1923）

X射线特点:不带电,穿透本领强。 1895年12月22日:伦琴拍摄历史 上第一张X线照片--他夫人手 的照片(现在保存在慕尼黑德国 国家博物馆)。 1895年12月28日: 发表《关于一种新射线》,引起 轰动,影响深远 ●·许多科学家(史密斯、汤姆孙)都遇到过类似情况,但错过机遇 ·在医学、工业技术中广泛应用 导致放射性发现。 打开晶体结构研究的大门

1895年12月28日： 发表《关于一种新射线》，引起 轰动，影响深远。 1895年12月22日：伦琴拍摄历史 上第一张X射线照片----他夫人手 的照片（现在保存在慕尼黑德国 国家博物馆）。 X射线特点：不带电，穿透本领强。 •许多科学家（史密斯、汤姆孙）都遇到过类似情况，但错过机遇。 •在医学、工业技术中广泛应用。 •导致放射性发现。 •打开晶体结构研究的大门。……

由于X射线的发现具有重大 的理论意义和实用价值,伦 琴于1901年获得首届诺贝尔 物理学奖。 伦琴的诺贝 尔物理荬章 X射线的本质是什么?--科学史上的一场激烈论争。 1912年,德国慕尼黑大学物理学讲师 劳厄完成判决性实验:用晶体作天然 光栅进行X射线衍射实验 箭双雕:既证明了X射线的浪动性, 又肯定了晶体空间点阵理论,荣获 C 1914年诺贝尔物理学奖。 (1879-1960) X射线本质:原子内层电子跃迁或加速器中电子运动 产生的电磁浪

由于X射线的发现具有重大 的理论意义和实用价值，伦 琴于1901年获得首届诺贝尔 物理学奖。 X 射线的本质是什么？－－科学史上的一场激烈论争。 1912年，德国慕尼黑大学物理学讲师 劳厄完成判决性实验：用晶体作天然 光栅进行X射线衍射实验 一箭双雕：既证明了X射线的波动性， 又肯定了晶体空间点阵理论，荣获 1914年诺贝尔物理学奖。 （1879-1960） X 射线本质：原子内层电子跃迁或加速器中电子运动 产生的电磁波

劳厄实验:用晶体作天然光栅进行X射线衍射 晶体点阵:其尺度可与X射线波长相比拟 元:4×10-2~100nm 晶体:三维结构~空间立体光栅 曝光数小时 闪锌矿 劳厄斑 晶体 X射线管铅板 底片 衍射斑强度同时与X射线能量和反射面的有效原子 密度有关

( : 4 10 ~ 100nm) −2   劳厄实验：用晶体作天然光栅进行X射线衍射 晶体点阵：其尺度可与X射线波长相比拟 晶体：三维结构～空间立体光栅 X射线管 铅板 闪锌矿 晶体 底片 劳厄斑 曝光数小时 衍射斑强度同时与X射线能量和反射面的有效原子 密度有关

理论解释:布拉格公式 sinO=2(k=123) d:晶格常数 θ:掠射角 英国物理学家 亨利布拉格(1862-1942) 劳伦斯布拉格(1890-1971) 人u父子获1915年诺贝尔物理奖 X射线衍射广泛应用于研究晶体结构,测晶格常数

英国物理学家 亨利.布拉格（1862－1942）， 劳伦斯.布拉格（1890－1971 ） 父子获1915年诺贝尔物理奖。 2d sin = k (k = 1,2,3...) 晶格常数 : :  d 掠射角 理论解释：布拉格公式 X射线衍射广泛应用于研究晶体结构，测晶格常数

X射线衍射应用介绍: DNA双螺旋结构的发现分子生物学诞生 剑桥大学卡文迪许实验室:1871年建立,代代英才辈出 (26位诺贝尔奖得主) 麦克斯韦、瑞利:奠定基础 汤姆孙,卢瑟福:开花结果(中子、人工核反应、电离 层发现.) 布拉格:1937年继任,改变沿核物理单线发展趋向,转 向晶体结构分析和射电天文学,在此两个新兴领域居世 界领先地位,获许多诺贝尔物理、化学、生理医学奖 克里克,沃森∶发现双螺旋结构,获诺贝尔奖

剑桥大学卡文迪许实验室：1871年建立，代代英才辈出 （26位诺贝尔奖得主） 麦克斯韦、瑞利：奠定基础； 汤姆孙，卢瑟福：开花结果（中子、人工核反应、电离 层发现…） 布拉格：1937年继任，改变沿核物理单线发展趋向，转 向晶体结构分析和射电天文学，在此两个新兴领域居世 界领先地位，获许多诺贝尔物理、化学、生理医学奖。 克里克，沃森：发现双螺旋结构，获诺贝尔奖 DNA双螺旋结构的发现—分子生物学诞生。 X射线衍射应用介绍：

DNA分子的双螺旋结构: 3.2n rutH 两股糖-磷酸骨架盘绕,大部分为右旋的。由氢键 结合的碱基对搭在中间

DNA分子的双螺旋结构： 两股糖-磷酸骨架盘绕，大部分为右旋的。由氢键 结合的碱基对搭在中间

配对固定,一条链就包含了全部信息。 气灵P爸四种碱基 陵糖了2T胸腺啥定A腺嘌吟 核酸 碱基对C胞嘧啶G鸟嘌呤 发明或发现,无论数学的还是其它领域的,都发生于 观念的组合 法国数学家哈达马

配对固定，一条链就包含了全部信息。 发明或发现，无论数学的还是其它领域的，都发生于 观念的组合。 ——法国数学家哈达马

§15.6信息光学简介 二十世纪光学领域三件大事: 1948年:全息术的诞生 现代/信息光学 1955年:光学传递函数光学 (傅立叶光学) 1960年:激光诞生 非线性光学 (强光光学) 本节要点: 信息光学与夫琅和费衍射的关系 阿贝成像原理 全息照相物理实验课)

二十世纪光学领域三件大事： (傅立叶光学) 非线性光学 1948年：全息术的诞生 1955年：光学传递函数 1960年：激光诞生 现代 光学 信息光学 (强光光学) 本节要点： •阿贝成像原理 •全息照相(物理实验课) •信息光学与夫琅和费衍射的关系 *§15.6 信息光学简介