第十三章光学ppt课件.ppt

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1、包括教材P223-234专题讲座6光波的衍射缝较大时，光是直线传播的缝很小时，衍射现象明显阴影屏幕屏幕一、单缝衍射当光波在传播过程中遇到屏幕上的小孔时，会导致偏离原来入射方向的出射光波，这种现象称为衍射。正四边形孔单缝正八边形孔正六边形孔正三边形孔二、两类衍射菲涅耳衍射：衍射屏离光源的距离或接受屏离衍射屏的距离其中一个为有限远时的衍射。衍射屏S*接收屏夫琅禾费衍射：衍射屏离光源和接受屏距离都为无限远时的衍射。即照射在衍射屏上的光和离开衍射屏的光都为平行光。S*接收屏衍射屏1、菲涅耳衍射2、夫琅禾

2、费衍射三、惠更斯——菲涅耳原理θrP.S若取t=0时刻波阵面上各点发出的子波初相为零，则面元dS在P点引起的光振动为左式其中，C：比例常数；K()：倾斜因子。当当时，dE=0惠更斯——菲涅耳原理解释了波为什么不向后传的问题，这是惠更斯原理所无法解释的。波前上每一面元都可看成是新的次波波源，在空间某点的振动是所有这些次波在该点所产生振动的迭加。三、惠更斯——菲涅耳原理P点的光振动（惠更斯原理的数学表达）为左式。衍射和干涉的比较1.干涉和衍射都是光的波动性表征。2.光的干涉是指两束或有限束光的叠加

3、，使得某些区域振动加强，某些区域减弱形成亮暗条纹，且每束光线都按几何光学直线传播。3.光的衍射是光在空间传播时能够绕过障碍物或穿过小孔，且产生亮暗条纹的现象，光不是按几何光学的直线传播。4.衍射现象就是无数个子波叠加时产生干涉的结果。衍射现象的本质也是干涉现象。四、夫琅禾费单缝衍射S*屏幕分析方法：菲涅耳半波带法严格地说，衍射问题要用积分方法处理，非常复杂。我们一般用“半波带法”来研究衍射问题。1、分析：a1、分析：aCNBA1、分析：aCNBA1、分析：aCNBφφAABPC..aA、B两点

4、出发到P点的光线的光程差为（对应衍射角）：1、分析：若（如图n=3）则将波阵面AB分成n个等宽的长条—即n个菲涅耳半波带。ABxPC..DE出发于半波带AD、DE与EB的平行光线均会聚于P，由于相邻两半波带（如AD和DE）各对应点的光程差为λ/2，叠加后将相互抵消。剩余半波带EB发出的光在P点会聚，故P点是亮纹。a因此若N=2k，将狭缝分成偶数个半波带，波带在P点的干涉叠加为零，P点为暗纹。若N=2k+1，则将狭缝分成奇数个半波带，在P点干涉将有一个波带被保留，P点为亮纹。对应衍射角为φ的

5、半波带的条数为：1、分析：2、结论：分成偶数半波带为暗纹。分成奇数半波带为明纹。从而，单缝衍射极大与极小的条件为：k=1，2，…暗纹k=1，2，…明纹（1）3等分，奇数个半波带，两两相消只剩一个，为明条纹；（2）4等分，偶数个半波带，两两相消，为暗条纹；（3）5等分，奇数个半波带，为明条纹，但亮度减小；（4）不能等分，介于明暗之间；（5）O点处为中央明纹。OCφABxPaφ（1）中央亮纹宽度(两个一级暗纹之间的宽度)ABxPaφf一级暗纹坐标：中央亮纹线宽度：Ix3、讨论φ中央亮纹角宽度：=0

6、时，各衍射光光程差为零，通过透镜后(透镜离单缝很近)汇聚在其焦平面上，这就是中央明纹（或零级条纹）中心的位置，该处的光强最大。ABxPaφfIxφOI（2）相邻两衍射暗条纹间距相邻两暗（亮）条纹间距是中央亮纹宽度的一半同理ABxPaφfIxφ（3）光强分布中央亮纹线宽度：中央亮纹角宽度：相邻两衍射暗（亮）条纹间距相邻两衍射暗（亮）条纹角宽度OIaOfxS缝宽对衍射条纹的影响：直线传播关于单缝衍射的分析相邻明纹的宽度：不同缝宽的单缝衍射条纹的实例比较0.16mm0.08mm0.04mm0.02

7、mm中央明纹的宽度：光波波长对衍射条纹的影响：相邻明纹的宽度：asPOfx关于单缝衍射的分析复色光照射单缝的光谱解：f例13-9、波长为546.0nm的平行光垂直照射在a=0.437mm的单缝上，缝后有焦距为40cm的凸透镜，求透镜焦平面上出现的衍射中央明纹的宽度。例13-10、波长为700nm的平行红光垂直照射在一单缝上，缝后置一透镜，焦距为0.70m，在透镜的焦距处放置一屏，若屏上呈现的中央明条纹的宽度为2mm，求该缝的宽度是多少？假定用另一种光照射后，测得中央明条的宽度为1.5mm，求

8、该光的波长是多少？解：(1)由可得(2)由可得例13-11、在夫琅禾费单缝衍射中，以波长=632.8nm的He-Ne激光垂直照射时，测得衍射第一极小的衍射角为5°C，求单缝的宽度。解：例13-12、在单缝夫琅禾费衍射中，波长为的单色光的第三级亮条纹与'=630nm的单色光的第二级亮条纹恰好重合，计算的数值。解：作业：教材：P26713-22，13-23；指导：P2681，3。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。d反射光栅d透射光栅a是透光(或反光)部分的宽度，b是不