《光在折射率为n》PPT课件

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1、光在折射率为n的介质中传播r的几何路程，其光程光程之差叫做光程差。1.光程复习：第一节光的干涉2.光的相干性光的相干条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。3.明暗纹形成条件(1)当时，——明条纹。(2)当时，——暗条纹。k=1,2,……k=0,1,2,……第十三章波动光学(waveoptics)第二节光的衍射（diffractionoflight)教学内容：一、单缝衍射二、圆孔衍射教学目的：1.了解衍射的分类；理解和掌握用半波带法分析单缝衍射的理论；（难点）熟练掌握明、暗条纹形成的条件；各级条纹到中央的距离，和条纹间距；（难点、重点）4.了解圆孔衍射。光的衍射：光线绕过障碍物偏

2、离(diffractionoflight)直线传播的现象。产生条件：孔径或障碍物的线度很小，与光的波长可比拟。概述衍射的分类夫朗和费衍射：障碍物与光源、观测屏的Fraunhofer’sdiffraction距离均为无限远。菲涅耳衍射：障碍物与光源、观测屏的距Fresnel’sdiffraction离至少有一个为有限远。复习：薄透镜对光的作用透镜两侧，平行光的垂面和汇聚点之间不产生光程差。？一、单缝衍射(singleslitdiffraction)(一）装置和图样1明、暗条纹是怎样产生的？2它们的光强为什么不同？3中央明纹为什么特别宽？（二）分析波面AB上各点相位相同，且作为子波源发

3、出球面波。惠更斯原理：波面上任意一点都可以被看作新的波源，向各个方向发出子波，前方任意一点的振动由这些子波迭加而成。各子波源发出的衍射角为q的光线组成一束平行光线，它们汇聚于屏上同一点。衍射角（q，diffractionangle)：子波射线与入射光方向的夹角。最大光程差d=AC=asinq。在波面AB之前没有光程差。在垂面BC以后也没有光程差。光程差在△BAC内。如果d=AC=asinq=2(/2)，将波面AB等分：AA1、A1B，它们的对应部分（如Q1、Q2）发出的光到达P点时光程相差/2，相位相差，在P点相消迭加，形成暗纹。AA1、A1B称为半波带。当d=4(/2)时

4、，将波面AB等分成AA1、A1A2、A2A3和A3B四个半波带，相邻两半波带的对应点发出的光到达P点时光程相差/2，相位相差为，在P点相消迭加，亦形成暗纹。当d=3(/2)时，将波面AB分成AA1、A1A2和A2B三个半波带，两相邻半波带在P点相消迭加，第三个半波带的光在P点不能相消，形成明纹。把波面分成几个相等的区域，相邻区域的对应部分发出的光到达屏上时相位相差，这些区域叫做半波带（half-wavezone)。这种分析衍射的方法叫半波带法。如果波面不能等分为整数个半波带，那么这时屏上的衍射光强就介于明纹和暗纹之间。1.明、暗条纹的形成条件a.当q满足d=asinq=±2

5、k(/2)=±k，k=1，2，3…….时，波面可分成2k个半波带，相消迭加，产生暗纹。b.当q满足d=asinq=±(2k+1)(/2)，k=1，2，3…….时，AB可分成(2k+1)个半波带，产生明纹。“±”表示明、暗条纹关于中心点对称。k的取值为条纹级数。c.当q＝0时，d=0，中央明纹。明、暗条纹是怎样产生的？它们的光强为什么不同？q角越大，d＝AC=asinq越大，分出的半波带越多，每个半波带的面积越小，明纹光强就越小；反之，q角越小，每个半波带的面积越大，明纹光强就越大。2.条纹间距第n级暗纹对应的光程差d=asinq=2n(/2)=n中央明纹为什么特别宽？第n

6、级暗纹到中心的距离中央明纹的宽度其他明纹的宽度第一级暗纹到中心的距离x1第m级明纹对应的光程差第m级明纹到中心的距离(三).讨论1.根据asinq=±(2k+1)(/2)，k、一定时，a越小，q越大，条纹间距也就越大，衍射现象就越明显。反之，a越大，衍射现象越不明显，当a很大时，光线近似于直线传播。2.a、k一定时，越小，q越小。用白光入射时，除各种波长的光在P0点都产生明纹外，在P0点两侧对称排列着各单色光的高级明纹，每一明纹都是一彩色带，同一彩色带中紫色在内，红色在外。解：(a)屏上第一级暗纹到中心O的距离例用波长=632.8nm的平行光垂直入射宽度a=1.5×10-4

7、m的单缝，缝后焦距f=0.40m的凸透镜将衍射光汇聚于屏上。求a、屏上第一级暗纹与中心O的距离；b、中央明纹的宽度；c、其它各级明纹的宽度；d、换用另一种单色光，所得的两侧第三级暗纹的距离为8.0×10-3m，求该单色光的波长。(b)中央明纹的宽度d是上下第一级暗纹之间的距离d=2x1=3.4×10-3m(c)其它各级明纹的宽度x是相邻两暗纹之间的距离(d)换用另一种单色光后，两个第三级暗纹的距离所以所求波长思考题单缝衍射形成暗条纹的条件是d=asinq=±2k(