波、光4.光的衍射_722502795.ppt

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1、第四章光的衍射（Diffractionoflight）1§4.1衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理§4.2单缝的夫琅禾费衍射、半波带法§4.3光栅衍射（书2.4节）§4.4光学仪器的分辨本领（书2.3、2.5节）§4.5X射线的衍射衍射小结本章目录2§4.1衍射现象、惠更斯—菲涅耳原理一.光的衍射（diffractionoflight）1.现象*S衍射屏观察屏a一般a≯1032.定义：衍射屏观察屏LL而偏离直线传播的现象叫光的衍射。S光在传播过程中能绕过障碍物的边缘33.分类：（1）菲涅耳（Fresnel）衍射—近场衍射（2）夫琅禾费（Fraunhofe

2、r）衍射—远场衍射L和D中至少有一个是有限值。L和D皆为无限大（也可用透镜实现）。光源障碍物观察屏SPDLB*4屏上图形：孔的投影菲涅耳衍射夫琅禾费衍射圆孔的衍射图样：P1P2P3P4SLB5刀片边缘的衍射圆屏衍射（泊松点）6各子波在空间某点的相干叠加，就决定二.惠更斯—菲涅耳原理（Huygens—Fresnelprinciple）波传到的任何一点都是子波的波源，K()：a(Q)取决于波前上Q处的强度，K()称方向因子。=0，K=KmaxK()90o，K=0·pdE(p)rQdSS(波前)设初相为零n·了该点波的强度。7p处波的强度1

3、882年以后，基尔霍夫（Kirchhoff）解电惠更斯—菲涅耳原理有了波动理论的根据。这使得磁波动方程，也得到了E(p)的表示式，8§4.2单缝的夫琅禾费衍射、半波带法一.装置和光路二.半波带法（缝宽）S：单色线光源：衍射角——中央明纹（中心）▲A→p和B→p的光程差为p·δSffa透镜L透镜LB缝平面观察屏0A*9（p点明亮程度变差）此后▲当时，1′2BAaθ半波带半波带12′两个“半波带”发的光在p处干涉相消形成暗纹/211′22′半波带半波带可将缝分为两个“半波带”相消相消10▲当时，可将缝分成三个“半波带”，——p处形成明纹（中心）/

4、2θaBA其中两相邻半波带的衍射光相消，余下一个半波带的衍射光不被抵消a/2BAθ相消，p处形成暗纹。▲当时，缝分成四个“半波带”，可将两相邻半波带的衍射光11——暗纹——明纹（中心）——中央明纹（中心）上述暗纹和中央明纹（中心）位置是准确的，一般情况：其余明纹中心的位置较上稍有偏离。12三.光强公式用振幅矢量法（见后）可导出单缝衍射的1.主极大（中央明纹中心）位置其中光强公式：132.极小（暗纹）位置由这正是缝宽可以分成偶数个半波带的情形。此时应有143.次极大位置：满足解得：相应：02--2yy1=tgy2=-2.46·-1.43·

5、+1.43··+2.460·15sin0.0470.0171I/I00相对光强曲线0.0470.0174.光强：从中央（光强I0）往外各次极大的光强依次为0.0472I0，0.0165I0，0.0083I0…I次极大<

6、18菲涅耳泊松点…阿喇果…泊松…盖·吕萨克…拉普拉斯…比奥杨氏双缝干涉实验1818年巴黎科学院征文，“如何解释单缝衍射实验”又出现单缝衍射实验。…泊松19四.用振幅矢量法推导光强公式（N很大）各窄带发的子波在p点振幅近似相等,设为E0，透镜fpxxxsin缝平面缝宽aABC0观测屏相邻窄带发的子波到p点的相位差为：将缝等分成每个窄带宽为：N个窄带，20p点处是多个同方向、同频率、同振幅、对于中心点：E0=NE0。初相依次差一个恒量的简谐振动的合成，合成的结果仍为简谐振动。E0…E0p点合振幅Ep就是各子波的振幅矢量和的模。=0，

7、=0，21对于其他点p：当N时，N个相接Ep>时的极限情形。只显出单一的明条纹单缝的几何光学像26

8、六.干涉和衍射的联系与区别求雷达监视范围内公路的长度L。上无限多个