《波动光学》PPT课件

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1、（5）入射光非垂直入射时光程差的计算（中央明纹向下移动）（中央明纹向上移动）2、白光垂直照射由于白光是由七种颜色的光复合而成，每一种单色光形成的明暗纹的位置对同一级来说是不同的（因为），结果使不同波长的光对同一级形成的条纹错开，从而形成关于P0对称的彩色条纹。但对中央明纹来说仍为白色问题：同一级中，哪一条离中央明纹远，哪一条近？3、圆孔夫琅和费衍射衍射图样：中央为明亮的圆斑，周围是同心的明暗相间的圆环。理论计算证明：亮度分布曲线如图所示。亮度定义：由第一个暗环所围成的中央亮斑为爱里斑它占整个入射光总光强的84%所以爱里斑的半角宽度为：Dlq

2、22.11=即：可见：D越小，衍射现象越明显。当D>>时，趋于零，无衍射现象。式中为圆孔的直径。若为透镜的焦距，则爱里斑的半径为：由微分式看出缝越窄（a越小），条纹分散的越开，衍射现象越明显；反之，条纹向中央靠拢。当或时会出现明显的衍射现象。当缝宽比波长大很多时，形成单一的明条纹，这就是透镜所形成线光源的象。显示了光的直线传播。几何光学是波动光学在时的极限情况。结论二瑞利判据对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的衍射图样的主极大刚好和另一点光源衍射图样的第一极小相重合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨.**

3、三光学仪器的分辨本领最小分辨角（两光点刚好能分辨）光学仪器分辨率光学仪器的通光孔径1990年发射的哈勃太空望远镜的凹面物镜的直径为2.4m，最小分辨角，在大气层外615km高空绕地运行,可观察130亿光年远的太空深处,发现了500亿个星系.例1设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm，而在可见光中，人眼最敏感的波长为550nm，问（1）人眼的最小分辨角有多大？（2）若物体放在距人眼25cm（明视距离）处，则两物点间距为多大时才能被分辨？解（1）（2）例题一在宽度a=0.6mm的狭缝后d=40cm处有一与狭缝平行的屏，如图所示。如以平行单色光自

4、左面垂直照射狭缝，在屏上形成衍射条纹，若在离o点为x=1.4mm的p点，看到的是明纹。试求：(1)该入射光的波长；(2)p点的条纹级数；(3)从p点来看，对该光波而言，狭缝的波振面可分半波带的数目。pxadO（2）由上问知k=3或k=4（3）由菲涅耳半波带法可知，可以分成2k+1个半波带。即可分为7或9个。可间光范围内，k=3，4k=3，=6000ÅK=4，=4670Å()()2/124.0/0014.06.03212/12sinsinllqqq+==+=<

5、射光栅衍射光栅:由大量等宽、等间距的平行狭缝所组成的光学元件。缝宽a，缝间距b，则光栅常数为d=(a+b)衍射光栅分类：透射光栅反射光栅1、光垂直入射（1）平行单色光光垂直入射AabPP0f光栅衍射相当于：缝与缝间的干涉每个单缝的衍射总效果光栅公式由于满足光栅公式的明纹窄而明亮，故称之为主极大明纹。在两主极大明纹之间充满大量的暗纹及少量的次极大明纹。光栅衍射图样的特点：（1）条纹中出现一系列新的强度极大和极小。分别称为主极大明纹和次极大明纹。（2）主极大明纹的位置与缝数N无关，但条纹的宽度随N的增加而减小，同时亮度随N的增加而增加。（3

6、）相邻的两主极大条纹中，有N-1条暗纹，N-2条次极大明纹。次极大明纹的亮度随N的增加而减小。N很大时，主极大间一片暗场。1条缝20条缝3条缝5条缝光栅中狭缝条数越多，明纹越亮.亮纹的光强：单缝光强）（　：狭缝数，（4）强度分布曲线中保留了单缝衍射的痕迹。再考虑每个单缝的衍射：同时满足：的衍射线，在屏上将不出现主极大明纹，将此现象称为缺级现象。此时有：当k为整数的级为缺级。例如：设缝数N=4，d=a+b=3a。如图所示，每个单缝的衍射强度分布曲线为(a)，缝间的干涉为(b)，总的效果为(c)。abcasin=k’012-2-1dsin

7、=k0123456-6-5-4-3-2-1从图中可以看出前面总结的衍射图样的特点。同时还可看出±3、±6、±9•••缺级。对上述光栅，当单色光垂直照射时。问：单缝衍射图样中央明纹范围内有几条主极大条纹？解：单缝中央明纹满足：所以对于光栅衍射有：去掉缺级，共5条。与图中一致。（2）白光垂直照射由光栅公式可知：在(a+b)给定的情况下，对于同一k，的大小与成正比，从而使各单色光的条纹分开，形成衍射光谱。特点：（1）中央明纹，即k=0条纹仍为白色。（2）在中央明纹两侧对称排列着各级光谱。（3）由于每一级光谱中，各谱线的间距随k的增加而增

8、加，从而使高级数的光谱彼此将有重叠。入射光为白光时，不同，不同，按波长分开形成光谱.一级光谱二级光谱三级光谱例如二级光谱重叠部分光谱范围二级光谱重叠部分:一级光谱二级光谱三级光谱