皮伟 光的衍射.ppt

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1、第4章光的衍射1一.光的衍射1.现象?缝宽2.定义：光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象叫光的衍射。23.惠更斯—菲涅耳原理（Huygens-Fresnelprinciple）33.惠更斯—菲涅耳原理（Huygens-Fresnelprinciple）②空间任一点的光振动是所有这些子光波在该点的相干叠加。①波振面上每一点都可以看成发出球面子波的新波源惠更斯：子波的概念菲涅尔：子波干涉（子波相干叠加）的思想44.分类有限远夫朗和费衍射无限远菲涅耳衍射近场衍射远场衍射56二、单缝的夫琅和费衍射单缝的夫琅和费衍射实验光路图衍射角*Sffa透镜L

2、透镜L·pB缝平面观察屏0A71明暗条纹出现的条件明暗条纹出现的位置条纹宽度（中心条纹、相邻明或暗条纹的间距）如何准确描述?oxx8★半波带法11’22’a9A2A1ABCaf三个半波带亮纹P10A2A1ABCaf四个半波带暗纹A3P11缝被分成偶数个半波带缝被分成奇数个半波带中央明纹明纹中心：暗纹中心：12★入射光斜入射到单缝上θBA明纹中心暗纹中心边缘13中央明纹中心+1级暗纹中心-1级暗纹中心+1级明纹中心★条纹位置和宽度：①k级暗纹位置：-1级明纹中心-2级暗纹中心-2级明纹中心+2级明纹中心+2级暗纹中心ox14④级明纹宽度中央明纹线宽度为其

3、它明纹宽度的两倍③中央明纹宽度②k级明纹位置：中央明纹半角宽度:15★中央明纹宽度随缝宽的变化：16★条纹间距随光波波长的变化：17★单缝衍射的相对光强分布：sina1IOqlIo0.0470.0172lala-2la-18干涉与衍射的区别与联系?课堂思考与讨论共同点：1.干涉与衍射都是光的波动性的体现；2.光的相干叠加的结果。不同点：（共同点与不同点）1.相干光束数量不同2.(双缝)干涉与（单缝）衍射的条纹分布特点不同1920泊松亮斑21三、光栅衍射1.基本概念光栅—大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件。种类：d反射光栅d透射光栅光栅常数:a

4、是透光（或反光）部分的宽度b是不透光(或不反光)部分的宽度222.光栅衍射本质光栅衍射图样是单缝衍射和多光束干涉的综合效果。23明纹（主极大）位置光栅方程缺级单缝衍射极小多光束干涉极大如果某一同时满足以上两式，则k级主极大缺级缺级级次缺级次数缺级条件：24第一次缺级第四级缺级25单缝衍射光强曲线条纹位置由多缝干涉决定，强度受到单缝衍射的调制。多缝衍射光强曲线多缝干涉光强曲线衍射光强分布：26问题：1.在屏幕上观测到的谱线的最高级次？2.缺级能否避免？3.光栅有何用途？4.判定光栅性能的指标？27例1在夫琅禾费单缝衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为的

5、单缝上，对应于衍射角为的方向，单缝处波振面可分成的半波带数目=？答案：4个28例2在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为a的单缝上，如果中央条纹两旁第三个暗条纹之间的距离为x，求透镜的焦距f。29例3波长为的单色光垂直照到光栅上，测得第二级主极大的衍射角为，第三级缺级。求：①光栅常数②透光缝的最小宽度a③若=600nm,a=2um,实际呈现的全部级数为多少？30光栅光谱白光（350770nm）的光栅光谱是连续谱：0级1级2级-2级-1级(白)3级-3级k一定时，，正入射：主极大位置也不同，形成同一级光谱。不同颜色光的完

6、整光谱条件：3132四光学仪器的分辨本领1.圆孔的夫琅禾费衍射圆孔孔径为DL衍射屏观察屏中央亮斑（爱里斑）1f爱里斑D爱里斑变小集中了约84%的衍射光能。（Airydisk）相对光强曲线1.22(/D)sin1I/I00332.透镜的分辩本领几何光学：物点象点物（物点集合）象（象点集合）（经透镜）波动光学：物点象斑物（物点集合）象（象斑集合）（经透镜）衍射限制了透镜的分辨能力。34两个光点刚可分辨非相干叠加两个光点不可分辨瑞利判据对于两个等光强的非相干的物点，一个象斑的中心恰好落在另一象斑的边缘可以分辨的。（Rayleighcriter

7、ion）：如果（第一暗纹处），则此两物点被认为是刚刚若象斑再靠近就不能分辨了。35小孔（直径D）对两个靠近的遥远的点光源的分辨离得太近不能分辨瑞利判据刚能分辨离得远可分辨36ID**S1S20最小分辨角（angleofminimumresolution）：分辨本领（resolvingpower）：37不可选择，望远镜：▲世界上最大的光学望远镜：建在了夏威夷山顶。▲世界上最大的射电望远镜：建在了波多黎各岛的地球表面仅1012W的功率，D=305mArecibo，能探测射到整个也可探测引力波。D=8m38显微镜：D不会很大，▲在正常照明下，人眼瞳孔直径约

8、为3mm，∴电子显微镜分辨本领很高，的结构。电子l：