大学物理 上 普通高等教育十一五 规划教材 教学课件 作者 通识教育规划教材编写组 第14章.ppt

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1、第14章光的衍射【学习目标】了解惠更斯—菲涅尔原理及其对光的衍射现象的定性解释。了解用半波带法分析单缝夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。掌握光栅衍射公式，能够确定光栅衍射谱线的位置，理解缺级现象的物理意义，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。了解衍射对光学仪器分辨能力的影响。14.1惠更斯—菲涅尔原理14.2单缝衍射14.3圆孔衍射14.4光栅衍射14.5*X射线衍射14.1惠更斯—菲涅尔原理本节介绍光的衍射的原理以及分类。14.1.1光的衍射现象14.1.2惠更斯—菲涅尔原理14.1.3菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射14.1.1

2、光的衍射现象当光遇到与其波长相近的障碍物时，能够绕开障碍物向前传播，这就是光的衍射。14.1.2惠更斯—菲涅尔原理波在传播的过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，在空间某一点相遇时，产生相干叠加。这一假设发展了惠更斯原理，更好地解释了衍射的过程，称为惠更斯—菲涅尔原理。14.1.3菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射菲涅尔衍射是指光源按照一定发散角度入射到衍射屏上时产生的衍射，此时衍射装置中的光源同衍射屏或衍射屏与接收屏之间的距离为有限远。夫琅禾费衍射时光源发出的光为平行光，此时衍射装置中的光源同衍射屏或衍射屏与接收屏之间的距离为无限远。14.2单缝衍射本节介绍单缝衍射。14.2.

3、1单缝夫琅禾费衍射14.2.2单峰衍射的条纹空间分布14.2.3*单缝衍射的光强计算14.2.1单缝夫琅禾费衍射线光源S发射的光，经焦平面上的透镜聚焦形成平行光束，该平行光束经狭缝G形成缝光源，根据惠更斯―菲涅尔原理，该缝光源为相干光源。该缝光源发射的光经透镜聚焦后，在屏幕上形成明暗相间的条纹。14.2.2单峰衍射的条纹空间分布对应于某一衍射角，总光程差为偶数个半波长时，能够分为偶数个半波带，在屏幕上P点形成暗条纹；总光程差为奇数个半波长时，能够分为奇数个半波带，在屏幕上P点形成明条纹。暗条纹明条纹中央明纹处强度最大。时，两条暗纹中心对应的角度称为中央明纹的角宽度。半

4、角宽度角宽度中央明纹的宽度各级次极大对应的宽度14.2.3*单缝衍射的光强计算14.3圆孔衍射本节介绍圆孔衍射。14.3.1圆孔衍射14.3.2光学仪器的分辨能力14.3.1圆孔衍射圆孔衍射条纹的中央亮斑称为爱里斑。爱里斑的直径14.3.2光学仪器的分辨能力最小分辨角14.4光栅衍射若玻璃上刻有大量平行等间距且等宽度的刻痕，平行光透过该玻璃时会具有特殊的衍射现象。这种刻有大量平行等间距刻痕的光学器件称为光栅。光栅常数干涉明条纹的条件—光栅方程满足光栅方程的明条纹称为主明条纹或主极大。暗条纹的条件相位差缺级现象14.5*X射线衍射布拉格反射—布拉格公式