最新光学2教学讲义PPT.ppt

《最新光学2教学讲义PPT.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光学21.波在传播过程中遇到大小与波长相比拟的障碍物时，能绕过障碍物而偏离直线传播的现象。一.衍射现象diffractionphenomenon泊松亮斑Poissonspotexperiment.Apointsource(forexamplealaserthatisfocusedonapinhole)castsashadowfromacircularobject.Atthecenteroftheshadowabrightspotformsduetodiffractionwheregeometricalopticspredictscompletedarkness.Thisbright

2、spotisreferredtoasthePoissonSpotorAragoSpot.【问题】1.如何解释光线偏离直线传播？2.为什么会出现明暗条纹，即光强的重新分布？§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射1.波面上的每一点可看作一个发射子波的次级光源惠更斯-菲涅耳原理2.从次级波源所发出的子波满足相干条件3.屏幕各点的明暗取决于到达该点所有子波的相干叠加§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射惠更斯原理1.介质中任一波面上的各点，都可看成是产生球面子波的波源；2.所有子波源各自向外发射球面子波；3.在其后的任一时刻，这些子波的包络面构成新的波面。菲涅尔衍射积分公式··pdE(p)

3、rQdSS(波前)设初相为零n取决于波前上Q点处的强度K():方向因子菲涅尔衍射积分公式P处波的强度菲涅耳半波带法★任意衍射角1.条纹明暗条件a条纹明暗规律§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射213213ljl2l2此方向得暗纹.上下两个半波带对应的各光线光程差均为,全部相消,此衍射角的光线干涉后出现暗条纹。l2半波带半波带半波带半波带aj最大光程差【分析】§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射半波带半波带半波带半波带半波带半波带jj剩余一个半波带振动没有抵消，此衍射角的光线干涉后出现明条纹（次级大明纹）。al2l2l2最大光程差【分析】此方向得明纹.§14-7光的衍射——单

4、缝夫琅禾费衍射★衍射角为零中央主极大明纹O点振动加强§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射【问题】对于一衍射角，单缝如不能分成整数个半波带，则屏幕上此点光强如何？【结论】§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射j半波带半波带半波带半波带j不能分成整数个半波带，则此衍射角的光线干涉介于最明与最暗之间。al2l2最大光程差【分析】§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射2.条纹分布特征★光强分布【问题】当增加时,为什么光强的极大值迅速衰减？§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射★条纹位置§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射中央明纹宽度：★明纹宽度非中央明条纹宽度：§14-7光的衍射——

5、单缝夫琅禾费衍射★条纹特征§14-7光的衍射——单缝夫琅禾费衍射越大，衍射效应越明显.入射波长变化，衍射效应如何变化?1.缝宽对衍射图样的影响缝越窄，衍射就越显著；缝越宽，衍射就越不明显.当缝宽时，各级衍射条纹向中间靠拢，密集得无法分辨，只显出单一的明条纹.即光的直线传播现象是衍射现象的极限情形.2.波长对条纹的影响当缝宽不变时,各级条纹的角位置和角宽度因波长而异.如果用白光入射,中央明条纹仍为白色,但由中央至两侧的其他各级明纹会因波长不同位置相互错开而呈紫到红的彩色衍射图样,即衍射光谱.讨论讨论下列情况下夫琅禾费单缝衍射图样的变化：1）单缝在自身平面内沿缝宽方向稍向上平移2）整个

6、装置放入水中单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上.例一束波长为=5000Å的平行光垂直照射在一个单缝上。a=0.5mm，f=1m，如果在屏幕上离中央亮纹中心为x=3.5mm处的P点为一亮纹，试求(a)该P处亮纹的级数；(b)从P处看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？(b)当k=3时，光程差狭缝处波阵面可分成7个半波带。例如图，一雷达位于路边15m处，它的射束与公路成角.假如发射天线的输出口宽度，发射的微波波长是18mm，则在它监视范围内的公路长度大约是多少？解将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝，衍射波能量主要集中在中央明纹范围内.根据暗纹条件入射光非垂直入射时光程

7、差的计算（中央明纹向下移动）（中央明纹向上移动）1.光栅由大量等间距、等宽度的平行狭缝所组成的光学元件。光栅常数：d=a+b数量级为10-5-10-6m透明不透明abd单位长度上的缝数:光栅衍射条纹明暗条件及分布§14-8光栅衍射光栅(grating)透射光栅(transmissiongrating)用于透射光衍射的称为透射光栅闪耀光栅(blazedgrating)用于反射光衍射的称反射光栅或闪耀光栅§14-8光栅衍射2.光栅的衍射现象衍射角Q点振动决定于每一缝内无限