13B光的衍射.ppt

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1、1.光的衍射现象?B、光的衍射<一>导言光可绕过障碍物前进，并在障碍物后方形成明暗相间的衍射条纹。缝宽1演示：单缝、单丝、圆孔衍射现象2圆孔衍射现象2.惠更斯菲涅尔原理（处理衍射的理论基础）波阵面上各面积元所发出的球面子波在观察点的相干叠加决定了点的合振动及光强。衍射现象实为无限多个无限小的子波的干涉效应。点的合振动菲涅尔衍射公式3FresnelFresnel(1788-1827)菲涅耳(法)菲涅耳(法)Huygens(1629-1695)惠更斯(荷)惠更斯(荷)Huygens3.菲涅尔衍射与夫朗和费衍射菲涅耳衍射夫朗

2、和费衍射有限远无限远入射光为非平行光衍射光为非平行光入射光为平行光衍射光为平行光（利用透镜达到此要求）4本章只研究夫朗和费衍射！<二>单缝夫朗和费衍射研究的问题明暗条纹位置分布条纹强度分布5半波带法引例:若某方向,两端的子波光程差恰为此方向得暗纹.各对子波光程差均为...则上下两半对应的全部产生相消干涉.半波带半波带半波带半波带单缝恰被分成两个半波带(又称菲涅耳半波带)续上半波带半波带半波带半波带半波带半波带为数时得纹半波带半波带半波带半波带半波带半波带半波带半波带半波带半波带不能被分成整数个半波带的方向非明非暗推论:

3、sin为整数得纹为数时半波带半波带半波带半波带半波带半波带半波带半波带（用半波带法）1.明暗条纹位置分布中央明纹（中央极大）任意点抓住缝边缘两光线光程差：6将缝分成两部份（两个半波带），相邻半波带对应子波光程差为在点叠加相消，故P处为第一暗纹。再考虑另一点K级暗纹（极小）：可以判断出P’处应将缝分成四个半波带，是第二级暗纹。（缝被分成偶数个半波带）7以此类推，（缝被分成奇数个半波带）中央明纹K级明纹（极大）：中央明纹暗纹（极小）（缝被分成偶数个半波带）明纹（极大）（缝被分成奇数个半波带）讨论：A.又宽又亮（为其它明纹宽

4、度的两倍）中央明纹暗纹中央明纹半角宽角宽度中央明纹线宽度8自己证明B.屏上强度均匀（中央明纹复盖整个屏）C.白光照出彩条。9波长因素550nm650nm450nm相对光强sin波长2.单缝夫朗和费衍射的强度分布10求光强用振幅矢量叠加法相邻两窄条引起的位相差为将缝分成个等宽窄条，宽度每窄条视为子波波源，在点光振动振幅为振幅链条变成圆弧其中11其中单缝夫朗和费衍射强度分布公式讨论：A.可严格导出极大、极小条件极大极小（超越方程）作图求解12（近似）（严格）+2.46πyy2=-2.46πo2--2y1=tg

5、-1.43π+1.43π····0·中央明纹第一级明纹第二级明纹B.各级明纹强度由明纹条件则各级明纹强度比中央明纹小得多！13例1.单缝点处是明纹求：（1）点条纹级数（2）对应于点缝可分成多少个半波带？（3）点的相对光强？（4）将缝宽增加1倍，点将变为什么条纹？明纹第3级明纹7个半波带第7级暗纹14例题1tgsin实际很小tgtgtgsinsinsin解:对,,级暗纹有546nm中央明纹宽的间距暗纹暗纹已知例题2sinsin433650(nm)光的第一级明纹=650nm光的第一级暗纹相互重合单缝白光单缝衍射sin暗纹明

6、纹sin解法提要<三>双缝衍射将双缝干涉与单缝衍射结合考虑称双缝衍射。1.双缝干涉设每个缝均匀照亮屏o2.每个缝的衍射注意：两缝衍射强度分布是重合的！3.双缝衍射15明暗干涉因子衍射因子结果：双缝干涉的条纹位置仍不变，只是强度受到单缝衍射的调制。强度包线由决定。条纹位置由决定。16强度包线演示：双缝衍射双缝衍射的强度分布图强度包线包线变窄，条纹位置不变。包线不变，条纹变密。包线变宽，条纹变宽。讨论：变化时对条纹的影响？17解：（1）（2）求：例2.双缝衍射已知（1）屏上条纹间距？（2）屏上包线中央极大到第一极小的间距？

7、强度包线18根据（3）第1级明纹的相对强度？19强度包线由（4）包线中央极大范围内有多少条明纹？包线第一极小（4）包线中央极大范围内有多少条明纹？双缝干涉极大包线中央极大范围内共有条明纹。缺级是由缝结构决定的：单衍极小双干极大如级明纹缺级当整数之比时，级明纹缺级。20(第5级明纹缺级！）[问]:d保持不变,a变小,条纹如何变化?如a变至条纹呈什么特点?讨论双缝衍射与双缝干涉的联系与区别.光柵衍射光栅透明不透明通常为数量级光柵常数:光栅衍射<四>多缝衍射（光栅）将N个缝的干涉与每个单缝的衍射结合考虑称多缝衍射。1.多缝干

8、涉（1）强度分布设N个等宽等间距的很小的缝，用振幅矢量叠加法。22每缝在屏上产生的振幅为，相邻缝在点振动位相差为（2）条纹特点：明纹（主极大、谱线）又细又亮，中间隔有宽广的暗区，缝数N增加，明纹愈细愈亮。主极大间有N-1个极小N-2个次极大23演示！附图一012-2-1N=2N=3N=4N=10N很大sinN增大，主极大条纹变亮变