哈工大大学物理-波动与光学第4章光的衍射课件.ppt

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1、第四章光的衍射4.1光的衍射和菲涅耳-菲涅尔原理圆孔衍射1圆盘衍射菲涅耳衍射夫琅和费衍射衍射分类：矩孔衍射2惠更斯—菲涅耳原理波前S上的每个面元ds都可以看成是发出球面子波的新波源，空间任意一点P的振动是所有这些子波在该点的相干叠加。图菲涅耳原理1）各子波在P点的相位2）各子波在P点的振幅3）P点的振动方程34.2单缝的夫琅禾费衍射1.菲涅耳波带法明暗相间的平行直条纹条纹的宽度和亮度不同菲涅耳波带法(a)衍射角两条边缘衍射线之间的光程差P点条纹的明暗取决于光程差BC的大小单缝的夫琅禾费衍射4菲涅耳波带各个波带面积相等,在P点引起的光振幅接近相等暗纹明纹中央明纹的角

2、宽度菲涅耳波带法(b)（近似公式）52.振幅矢量法相邻面元的光程差位相差图12-37衍射矢量图N个等宽的细窄条子波源到P点的距离近似相等引起的光振幅近似相等,6两式相除其中71)中央明纹---主极大2)暗纹3)次级明纹作图法可得其它主极大84.3光学仪器分辨率其中是一阶柱贝塞耳函数1.圆孔的夫朗和费衍射9爱里斑半角宽度：R：孔半径D：孔直径爱里斑半径：式中f是透镜焦距102.光学仪器的分辨本领瑞利判据当一个爱里斑中心刚好落在另一个爱里斑的边缘上时,就认为这两个爱里斑刚好能分辨最小分辨角:分辨本领:11望远镜的分辨本领显微镜的最小分辨距离式中：n为物方的折射率u是

3、显微镜物镜半径对物点的半张角nsinu称为物镜的数值孔径（Ｎ.Ａ.）显微镜的分辨本领124.4光栅衍射1.光栅衍射光栅：具有空间周期性的衍射装置缝间距为dd=a+b称为光栅常数光栅的衍射条纹：单缝衍射和多缝干涉的总效果13光栅常数d=a+b（1）明纹---多缝干涉加强光栅方程：（2）暗纹---多缝干涉相消（主明纹或主极大）----相邻主明纹之间有N-1条暗纹（3）次明纹----相邻主明纹之间有N-2条次明纹或次极大14平安电子:光栅常数d=a+b（1）明纹（2）暗纹（3）次明纹（4）缺级现象缺级的级次为:15光栅衍射强度公式衍射因子干涉因子分析干涉因子：N条相干光叠

4、加相邻两缝对应光线周相差由16讨论：(1)光强有极大值即(2)但仍为整数：极小光栅公式172.光栅光谱光栅分光原理色分辨本领R恰能分辨的两条谱线的平均波长与这两条谱线的波长差之比光栅光谱3.光栅的分辨本领光栅分光镜18波长为的第k级主极大的角位置波长为的第kN+1级极小的角位置两者重合194.5X射线的衍射劳厄实验劳厄斑布喇格条件劳厄相德拜相20劳厄相德拜相21