光4衍射夫朗禾费.ppt

8光的衍射现象惠更斯 菲涅耳原理一 光的衍射现象二 惠更斯 菲涅耳原理三 衍射分类 9单缝的夫琅禾费衍射一 单缝的夫琅禾费衍射二 单缝的夫琅禾费衍射强度分布 10圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领作业 p1964 1 4 3 4 5 4 6 4 9 引子 8光的衍射现象惠更斯 菲涅耳原理 纯粹衍射 准衍射 干涉的衍射 光的衍射现象 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 特征 光不仅能绕过障碍物传播 而且还能产生明暗相间的条纹 8光的衍射现象惠更斯 菲涅耳原理 光的缝衍射 光的孔衍射 惠更斯原理 惠更斯原理 在波的传播过程中 波阵面 波前 上的每一点都可看作是发射子波的点波源 在以后的任一时刻 这些子波面的包络面就成为新的波阵面 波前 2 惠更斯 菲涅耳原理 波传到的任何一点都是子波的波源方向某点波的强度 各子波在空间某点的叠加 球面波 dA p a Q 取决于波前上Q点处的强度 K 方向因子 同相面取初位相为零 原则上 积分法实际上 菲涅耳半波带法 振幅矢量法 3 光衍射分类 障碍物 与光源和观察屏之间的距离 障碍物 与光源和观察屏的距离有限远 近场衍射 障碍物 与光源和观察屏的距离无限远 远场衍射 夫朗禾费衍射 光源 无限远干涉 无限远凸透镜 光源S与透镜L1观察屏E与透镜L2 夫朗禾费衍射 9单缝的夫琅禾费衍射 一 单缝的夫琅禾费衍射 实验装置 2 实验结果 条纹等间距 等亮度 中央宽两边窄中央亮两边暗 干涉的衍射 明暗位置分布 暗纹 明暗位置分布 明纹 明暗位置分布 明纹 暗纹 明纹宽度为相邻两暗纹的距离 暗纹宽度为相邻两明纹的距离 半波带法 暗纹中心 明纹中心 中央明纹 半波带数目越多 宽度越小 光强越弱明条纹级次越高 光强越小中央明条纹光强最大 角宽度 中央明条纹角宽度 线宽度 中央明条纹线宽度 N个等宽度的窄带 振幅矢量法推导单缝夫琅禾费衍射光强分布公式 线光源 柱面波 同频 同向 同相 惠 菲原理 P点的光振动 N个位相差依次差的分振动的合成 例题 求如下4个同频率同方向的等幅简谐振动的合成 解 旋转矢量法 若换成n个分振动 设在P处有N个的同方向 同频率 同振幅 位相差一个恒量 的分光振动进行叠加 分光振动用振幅矢量 N很大 很小 中央明纹中心的振幅 单缝夫琅禾费衍射强度分布公式 相对光强曲线 IK 0 IK 0 a越小衍射现象越显著 直线传播 门缝里瞧人 人未必 扁 6 衍射光谱 白光 中央明纹彩色条纹 共同点 光的相干叠加的结果 不同点 干涉是有限束光的叠加 衍射是无数子波源的叠加 7 干涉与衍射的区别与联系 几何光学 波动光学 物点集合 像斑集合 图a表示两像点不重叠 能清楚分辨 图b表示两像点虽重叠 但尚能分辨两像点 图c表示两像点因爱里斑重叠 已不能分辨 10圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领 一 圆孔的夫琅禾费衍射 爱里斑 84 光强半角宽度 一级暗环中心对透镜中心所张角的一半 圆孔直径 瑞利判据 恰好能分辨的两物点对透镜中心的张角爱里斑的半角宽度 光学仪器的分辨本领 孔经相同的微波望远镜和光学望远镜比较 前者的分辨本领小的原因为 A 星体发出的微波能量比可见光能量弱 B 微波更易被大气中的尘埃散射 C 大气对于微波的折射率较小 D 微波波长比光波波长 天线阵 在白光垂直照射单缝而产生的衍射图样中 波长为 1的光的第3级明纹与波长为 2的第4级明纹相重合 则这两种光的波长之比为 用单色光垂直照射宽度为a的单缝 在屏上形成衍射图样 此时中央明纹宽度为l 若使单缝宽度缩小为a 2 其他条件保持不变 则中央明纹宽度为 在单缝夫琅禾费衍射实验中 单缝在垂直于透镜光轴的平面上下作微小移动 屏幕上衍射条纹将如何变化