单缝衍射和双缝干涉条纹比较.ppt

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1、第十八章光的衍射波的衍射光的衍射：光能绕过障碍物偏离直线路径传播的现象。要求其线度与光的波长同量级衍射屏观察屏光源(剃须刀边缘衍射)§1光的衍射现象，惠更斯-菲涅耳原理一、实验现象（1）单缝衍射Kab光源（1）K缝很大，K的几何投影ab（2）K减少，ab减少（3）K减少到一定程度明暗相间的条纹衍射缝较大时，光是直线传播的缝很小时，衍射现象明显阴影屏幕屏幕§1光的衍射现象，惠更斯-菲涅耳原理一、实验现象（1）单缝衍射（2）圆孔衍射圆孔的夫琅禾费衍射S*实验装置二、惠更斯-菲涅耳原理惠更斯原理：波在媒质中传播到各点，

2、都可看成发射子波的波源，子波的包迹就决定了新的波阵面。t时刻波阵面t+t时刻波阵面utt时刻波阵面utt+t时刻波阵面菲涅耳原理：从同一波阵面上各点所发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，也可相互迭加而产生干涉现象。•惠更斯—菲涅耳原理图示对波阵面积分取决于波面上ds处的波强度,为倾斜因子.P处波的强度说明(1)对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂，实际中常用半波带法和振幅矢量法分析。(2)惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次波源在传播过程中的振幅变化及位相关系。三、两种衍射菲涅耳衍射：光源和屏幕距

3、衍射孔均为有限远光源夫琅禾费衍射：光源和屏幕距衍射孔均为无限远光源研究重点§2单缝的夫琅禾费衍射一、实验装置：屏幕S*二、单缝衍射光垂直照射单缝AB波阵面上各点子波向各个方向传播PAB的改变引起P点位置不同单缝衍射花样PAB：衍射角决定P点位置的坐标。问题：亮、暗纹条件？aAB/2A1CA2GG/波带AA1,A1A2…..暗纹亮纹PABP0=0零级主极大单缝衍射方程:(1)得到的暗纹和中央明纹位置精确,其它明纹位置只是近似(2)单缝衍射和双缝干涉条纹比较。单缝衍射条纹双缝干涉条纹说明讨论：（1）条纹分

4、布a22aaλ52aλ32λ3λ50Isin屏幕讨论：（2）中央极大（零级明纹）第一级暗纹位置：中央明纹半角宽度：1很小单缝衍射明纹角宽度和线宽度衍射屏透镜观测屏中央明纹角宽度线宽度角宽度相邻两暗纹中心对应的衍射角之差线宽度观察屏上相邻两暗纹中心的间距第k级明纹角宽度请写出线宽度（3）若采用白光光源，则中央明纹为白色，其余各级均为彩色，紫色在内，红色在外，形成衍射光谱。三、光强计算（1）菲涅尔积分法xdxr0r0+ΔΔ怎样根据物理条件做数学近似？设每个窄带在P点引起的振幅为令P处的合振幅为A、B点处窄带在P点引起振

5、动的相位差为相邻窄带的相位差为单缝衍射强度公式将缝AB均分成N个窄带，每个窄带宽度为·（2）振幅矢量法对于O点对于其它点P令┏(如当N取5时)N取无穷大时相对光强曲线中央明纹暗纹条件和半波带法得到的暗纹条件一致。明、暗纹条件-1.431.43-2.462.46••I/I0解得相应半波带法得到的明纹位置是较好的近似明纹条件•例：设有一单色平面波斜射到宽度为a的单缝上，求各级暗纹的衍射角ABDC例：如图，一雷达位于路边15m米处，它的射角与公路成150角。假如发射天线的输出口宽度a=0.1m，发射的微波波长

6、是18mm，则在它的监视范围的公路长度大约为多少？15m150d=15m15012S1S2Sa=0.1m三、圆孔的夫琅禾费衍射实验装置S*衍射图样：中央是一个较亮的圆斑，外围是一组同心的明、暗相间的同心圆环。圆孔衍射光强分布λλλ0Irrr0.6101.6191.116sin爱里斑：由第一暗环围成的光斑，占整个入射光束总光强的84%，称为爱里斑。平行光波射到小孔时的衍射现象。AB1Rfr示意图爱里斑的半角宽度：式中，d、r为圆孔直径、半径。第一级暗环的衍射角1满足：半角宽半径：AB1Rfr四、

7、光学仪器的分辨本领光学仪器中所用的透镜、光阑相当于一个透光圆孔，对光有衍射。A、B两物体，通过透镜成像，产生衍射现象，A、B的像对应于两个爱里斑。d**爱里斑AB能分辨不能分辨恰能分辨爱里斑最小分辨角瑞利判据：当一个像点的爱里斑的中心刚好与另一个像点衍射图样的第一级暗环位置重合时，两个物点恰好能为这一光学仪器所分辨。瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨。恰能分辨不能分辨能分辨时，两物恰能辨。当：时，两物体不可分辨。当

8、：d**爱里斑AB1定义：光学仪器的最小分辨角光学仪器的分辨率提高光学仪器分辨率的方法：（1）增大仪器口径。如大口径的天文望远镜。（2）减小照射物体的光波波长。如电子显微镜。例：设人眼在正常照度下的瞳孔为3mm，而在可见光中，人眼最灵敏的波长550nm，问（1）人眼的最小分辨角有多大？（2）若物体放在距人眼25cm处，则两物点间距为多大时才能