惠菲原理单缝衍射光学仪器分辨率ppt课件.ppt

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1、光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘继续前进，这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。光的衍射缝较大时，光是直线传播的缝很小时，衍射现象明显阴影屏幕屏幕一、光的衍射现象及其分类10.5光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理衍射：光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象圆孔衍射单缝衍射**正三边形孔正四边形孔正六边形孔正八边形孔单缝衍射的分类菲涅耳衍射夫琅禾费衍射光源和接收屏（或二者之一）到衍射屏的距离为有限远。光源、接收屏到衍射屏的距离均为无限远。衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。(近场衍射)(远场衍射)光

2、源衍射屏接收屏光源衍射屏接收屏从同一波阵面上各点所发出的子波，在传播过程中相遇时，也可相互叠加产生干涉现象，空间各点波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。二、惠更斯-费涅耳原理若取时刻t=0波阵面上各点发出的子波初相为零，则子波dS在P点引起的光振动为：C----比例常数k()----倾斜因子，随的增大而减小C----比例常数k()----倾斜因子惠更斯-菲涅耳原理解释了波为什么在屏上会出现明暗条纹且不能向后传播的问题，这是惠更斯原理所无法解释的。P点的光振动（惠更斯原理的数学表达）为：夫琅禾费(Josephv

3、onFraunhofer1787—1826)夫琅禾费是德国物理学家。1787年3月6日生于斯特劳宾，父亲是玻璃工匠，夫琅禾费幼年当学徒，后来自学了数学和光学。1806年开始在光学作坊当光学机工，1818年任经理，1823年担任慕尼黑科学院物理陈列馆馆长和慕尼黑大学教授，慕尼黑科学院院士。夫琅禾费自学成才，一生勤奋刻苦，终身未婚，1826年6月7日因肺结核在慕尼黑逝世。10.6单缝夫琅禾费衍射夫琅禾费集工艺家和理论家的才干于一身，把理论与丰富的实践经验结合起来，对光学和光谱学作出了重要贡献。1814年他用自己改进的分光系统

4、，发现并研究了太阳光谱中的暗线（现称为夫琅禾费谱线），利用衍射原理测出了它们的波长。他设计和制造了消色差透镜，首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状，对应用光学的发展起了重要的影响。他所制造的大型折射望远镜等光学仪器负有盛名。他发表了平行光单缝及多缝衍射的研究成果（后人称之为夫琅禾费衍射），做了光谱分辨率的实验，第一个定量地研究了衍射光栅，用其测量了光的波长，以后又给出了光栅方程。用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象S*单缝衍射实验装置屏幕一、单缝夫琅禾费衍射将衍射光束分成一组一组的平行光，每组平行光的衍射角（与原入

5、射方向的夹角）相同衍射角不同，最大光程差也不同，P点位置不同。光的强度分布取决于最大光程差ABfxCPλ2λ2λ2λ2asin相邻平面间的距离是入射单色光的半波长。任何两个相邻波带上对应点所发出的光线到达AC平面的光程差均为半波长（即相位差为），在P点会聚时将一一抵消。菲涅耳半波带法AB面分成奇数个半波带，出现明纹AAABCaxfφ12φλ2λ2.....P..AB面分成偶数个半波带，出现暗纹φ.AAABCaxfφ12λ2.....A3P...结论：分成偶数半波带为暗纹。分成奇数半波带为明纹。正、负号表示衍射条

6、纹对称分布于中央明纹的两侧对于任意衍射角，若单缝不能分成整数个半波带，则在屏幕上的光强介于最明与最暗之间。P29明纹暗纹讨论1.光强分布当角增加时，半波带数增加，未被抵消的半波带面积减少，所以光强变小；另外，当：当增加时,为什么光强的极大值迅速衰减？单缝夫琅禾费衍射光强分布图这是在观察屏上所见的光强分布图，中央明纹区域集中了光能的大部分，而次极大迅速减小，因此中央明纹比其他明纹都更加明亮，而且宽。中央两侧第一暗条纹之间的区域，称做零极（或中央）明条纹，它满足条件：2.中央明纹axf0中央亮纹角宽度3.相邻两衍射条纹

7、间距条纹在接收屏上的位置暗纹中心明纹中心其它各级明条纹（或暗条纹）的宽度为中央明条纹宽度的一半。条纹在屏幕上的位置与波长成正比，如果用白光做光源，中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩色条纹。该衍射图样称为衍射光谱。由微分式看出，λ一定时，缝越窄（a越小），条纹分散的越开，衍射现象越明显；反之，当a一定时，λ越长，衍射现象越明显当缝宽比波长大很多时，形成单一的明条纹，这就是透镜所形成线光源的象。显示了光的直线传播的性质。明纹中心二、单缝衍射的动态变化单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图不变.单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上.

8、单缝位置对衍射条纹的影响:单缝位置变化，中央亮纹位置不变，宽度不变。波长对衍射条纹的影响:波长减小,中央亮纹宽度变窄.缝宽对衍射条纹的影响:缝宽增加，中央亮纹宽度变窄。光源位置对衍射条纹的影响：光源上移，中央亮纹位置向下移动，宽度不变。例1、一束波长为=5000Å的平行光垂直照射在一个单缝上。(1)已知单缝衍射的第