大学物理(下)21光的衍射

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1、第十九章光的衍射§19.1单缝夫琅和费衍射1光的衍射——单缝夫琅和费衍射§19.1.1光的衍射现象§19.1.2惠更斯—菲涅耳原理§19.1.3单缝夫琅和费衍射小结返回§19.1单缝夫琅和费衍射2光的衍射——单缝夫琅和费衍射（障碍物的线度与相接近）现象：①光绕弯传播②屏上有明暗条纹如把狭缝换成小圆孔，不透明的小圆盘，细针······都可观察到衍射现象。§19.1单缝夫琅和费衍射§19.1.1光的衍射现象返回3光的衍射——单缝夫琅和费衍射（研究波的衍射的理论基础）菲涅耳补充：从同一波阵面上各点发出的子波是同位相的相干波，它们在空间相遇可产生干涉。惠更斯：光波阵面上每一点都可以看作新的子波源，以

2、后任意时刻，这些子波的包迹就是该时刻的波阵面。解释不了光强分布！§19.1.2惠更斯—菲涅耳原理4光的衍射——单缝夫琅和费衍射理论上解释惠更斯—菲涅耳原理：设：在点的光振幅为，倾斜因子说明波不能向后传播则由下列因素决定：如用惠更斯—菲涅耳原理讨论I（精确）→复杂用图解法（菲涅耳半波带法）讨论I（近似）→简单※5光的衍射——单缝夫琅和费衍射衍射的分类（根据观察方式的不同）光源光源衍射屏观察屏为夫琅和费衍射（远场衍射）;否则为菲涅耳衍射（近场衍射）.返回6光的衍射——单缝夫琅和费衍射AB*SC中央明纹中心D缝边缘两点A、B发出的光线至P点的光程差：E菲涅耳半波带法※§19.1.3单缝夫琅和费衍射7

3、光的衍射——单缝夫琅和费衍射单缝AB可分成AE、EB两部分AE、EB各自都被称为一个半波带若在AE内任取一点M，总可在EB内找到一点N，使其发出的光与M点发出的光之间的光程差为/2，则这两点的光相消。所以两半波带内各点的光皆可对应相消，于是P点为暗条纹中心!ABECABE8光的衍射——单缝夫琅和费衍射若在某衍射角的方向上，单缝被分成了偶数个半波带，即则衍射光在此方向上形成暗条纹中心推广：若，则单缝即可被分为n个半波带显然，单缝能被分成的半波带的数目，与从单缝发出的衍射光的衍射角有关：越大n越大9光的衍射——单缝夫琅和费衍射C单缝AB被分成三个半波带，相邻两个半波带相消，剩下一个半波带没

4、有抵消，在屏上形成明纹。光强比中央明纹弱。推广：若单缝AB被分成奇数个半波带即则衍射光在此方向上形成明条纹中心若单缝AB不被分成半波带的整数倍，则P点光强介于明、暗条纹之间。AB10光的衍射——单缝夫琅和费衍射中央明纹中心明条纹中心暗条纹中心衍射明暗纹条件：=0条纹角位置：=011光的衍射——单缝夫琅和费衍射条纹线位置：0中央明纹中心明条纹中心暗条纹中心AB*SC12光的衍射——单缝夫琅和费衍射条纹宽度：暗条纹中心：中央明纹的宽度角宽度线宽度其它明纹的宽度角宽度线宽度13光的衍射——单缝夫琅和费衍射条纹特点：以中央明纹为对称中心，明暗相间，与狭缝平行的直条纹，中央明纹的宽度是其它明纹宽度的2倍

5、，随着级次k的增大，明条纹的光强度在迅速减小。AB*S0I的光强都集中在中央明纹内！14光的衍射——单缝夫琅和费衍射几点说明：①白光入射：中央仍为白色明条纹，两侧是由紫到红的彩色条纹，级次增大，条纹有重叠。②明纹角宽度不变光变成直线传播，衍射现象消失。波动光学变成几何光学。③单色平行光斜入射演示15光的衍射——单缝夫琅和费衍射ABPPCCDOABPPO入射光线或衍射光线在法线上侧时、取+号，在法线下侧时、取-号16光的衍射——单缝夫琅和费衍射衍射和干涉的关系：本质相同：都是波相干叠加的结果。涉及的对象和讨论的方法不同：有限多个相干光束相干叠加叫干涉；波阵面上无限多个子波相干叠加叫衍射。

6、在同一现象中二者常同时存在。返回17光的衍射——单缝夫琅和费衍射例1：设有波长为的单色平行光,垂直照射到缝宽a=15的夫琅和费单缝衍射装置上，求②屏上相应位置的明暗情况及条纹级次;③最多能看到第几级明纹.解:①=2个半波带②暗纹第1级3个半波带明纹第1级6个半波带暗纹第3级③=14.5缝所能分成的半波带数目;①当分别为时，18光的衍射——单缝夫琅和费衍射例2：单缝夫琅和费衍射，若将缝宽缩小一半，焦平面上原来3级暗纹处，现在明暗情况如何？1级明纹解：19光的衍射——单缝夫琅和费衍射例3：用的单色平行光垂直入射到宽a=0.4mm的单缝上，透镜焦距f=60cm，A，B两点发出的光交于P点，P点两

7、分振动的位相差为.求：P点距透镜焦点O的距离x解：P点在哪？在中央明条纹内部返回20光的衍射——单缝夫琅和费衍射小结：一、惠更斯—菲涅耳原理光的波阵面上每一点都可以看作新的子波源，以后任意时刻，这些子波的包迹就是该时刻的波阵面。从同一波阵面上各点发出的子波是同位相的相干波，它们在空间的相干叠加决定了光强在空间的分布。二、衍射的分类光源光源衍射屏观察屏为夫琅和费衍射（远场衍射）;否则为菲涅耳衍射（