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时间:2019-07-20
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1、(Diffractionoflight)第二部分光的衍射§5衍射现象、单缝的夫琅禾费衍射§7光栅衍射§6光学仪器的分辨本领0一、光的衍射现象光在传播过程中遇到障碍物,光波会绕过障碍物边缘而偏离直线传播的现象。如果波长与障碍物相当,衍射现象最明显。上页下页退出返回§5衍射现象、单缝的夫琅禾费衍射1二.惠更斯——菲涅耳原理(一).惠更斯原理媒质中波传到的各点,都可看作开始发射子波的子波源(点波源)。在以后的任一时刻,这些子波面的包络面就是实际的波在该时刻的波前。上页下页退出返回2上页下页退出返回3(二).惠更斯——菲涅耳原理波传到的任何一点都是子波的波源,各子波在空间某点的相干叠加(干涉),
2、就决定了该点波的强度。··prQdSS(波前)设初相为零n1.波传到P点处时的能量分布决定于各子波的合振动。2.愈大,r方向子波振幅愈小。菲涅耳认为:/2时,振幅为零,因而强度也为零,说明子波不能向后传播。上页下页退出返回41.菲涅耳衍射(Fresneldiffraction)光源和观察屏(或二者之一)离衍射屏的距离有限时的衍射——近场衍射上页下页退出返回三、衍射的分类观察比较方便,但定量计算却很复杂。52.夫琅禾费衍射(Fraunhoferdiffraction)光源和观察屏都离衍射屏无限远时的衍射——远场衍射上页下页退出返回计算比较简单6夫琅禾费(JosephvonFrau
3、nhofer1787—1826)夫琅禾费是德国物理学家。1787年3月6日生于斯特劳宾,父亲是玻璃工匠,夫琅禾费1806年开始在光学作坊当光学机工,1818年任经理,1823年担任慕尼黑科学院物理陈列馆馆长和慕尼黑大学教授,慕尼黑科学院院士。1826年6月7日因肺结核在慕尼黑逝世。上页下页退出返回7在屏幕上某点P距屏幕中心o点为x,对应该点的衍射角为,AB间两条光线的光程差为。四单缝的夫琅禾费衍射上页下页退出返回81.半波带法上页下页退出返回9上页下页退出返回10减弱加强2.加强减弱条件上页下页退出返回11暗纹明纹3.明纹、暗纹位置上页下页退出返回12中央明纹宽度为两个一级暗纹间距上
4、页下页退出返回13相邻条纹间距相邻暗纹间距相邻明纹间距除中央明纹以外,衍射条纹平行等距。上页下页退出返回14条纹间距1.衍射现象明显。衍射现象不明显。2.4.讨论上页下页退出返回15波长对衍射条纹的影响上页下页退出返回16缝宽对衍射条纹的影响上页下页退出返回17单缝位置对衍射条纹的影响上页下页退出返回18光源位置对衍射条纹的影响上页下页退出返回19例:单缝宽a=0.5mm,屏距缝D=100cm,单色平行光垂直照射单缝,则在屏上形成衍射条纹;若在距离屏上中央明条纹中心距离为1.5mm处的P点为一亮纹,求:(1)入射光的波长;(2)P点条纹的级数和这条纹对应的衍射角;(3)狭缝处的波面可分为
5、几个半波带;(4)中央明纹的宽度。解:(1)由单缝衍射明条纹的条件:上页下页退出返回20因为k越大得到的波长越小,所以,当k2时,求出的波长均不在可见光范围。又因P点是亮纹,所以入射光的波长一定是500nm。(2)因为P点的明纹对应的k值等于1,所以是第一级明条纹,其对应的衍射角可由明条纹的条件得出:k=1,所以上页下页退出返回k=2时当k=1时21(3)狭缝处的波面所分的波带数和明条纹对应的级数的关系为:波带数=2k+1。因为k=1,所以狭缝处的波面可分为3个半波带。(4)中央明条纹的宽度为左右第一级暗条纹间距离:上页下页退出返回22§6光学仪器的分辨本领一.圆孔的夫琅禾费衍射圆孔孔
6、径为DL衍射屏观察屏中央亮斑(爱里斑)1f相对光强曲线sin1I/I00爱里斑D爱里斑变小上页下页退出返回23刚可分辨非相干叠加不可分辨瑞利判据:对于两个等光强的非相干物点,如果其一个象斑的中心恰好落在另一象斑的边缘(第一暗纹处),则此两物点被认为是刚刚可以分辨。上页下页退出返回二.透镜的分辩本领24分辨本领不可选择,可显微镜:D不会很大,可望远镜:上页下页退出返回25一.光栅1.光栅—大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件。d反射光栅d透射光栅a是透光(或反光)部分的宽度,b是不透光(或不反光)部分的宽度;d=a+b光栅常数3.光栅常数2.种类:上页下页退出返
7、回§7光栅衍射26二.光栅衍射(多光束干涉)oP焦距f缝平面G观察屏透镜Ldsind光栅方程(光栅公式)明纹(主极大)条件:k=0,1,2,3…上页下页退出返回27λθadf透镜Iθθ衍射光相干叠加三、缺级现象双缝干涉条纹各级主极大的强度不再相等,而是受到了衍射的影响。主极大的位置没有变化。上页下页退出返回28I3级0级1级-1级-3级缺2级缺-2级单缝衍射光强0①d/a的大小决定了衍射中央明纹范围内干涉条纹的多少。当、且很
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