大学光学经典课件L11单缝衍射因子的特点.ppt

4 单缝衍射因子的特点 1 有一个主极强和一些次极强 次极强之间夹着极小值点 2 主极强 零级衍射斑 1 零级斑的位置就是几何像点的位置 2 光程差为零的会聚点才是衍射的主极强点 3 次极强的位置和强度 令 得 对应次极强 次极强处在超越方程根的位置处 即 对应 次极强的强度 次极强弱得多 绝大部分能量集中在零级斑 4 衍射暗斑的位置 时 有 暗斑对应的位置 即 注意 此时 5 次极强亮斑的角宽度和零级斑的半角宽 1 定义 相邻暗斑的角距离称作次极强亮斑的角宽度 2 角宽度的值 3 零级斑的半角宽 零级斑在之间 则其半角宽为 半线宽为 零级斑的角宽度比次极强亮斑的角宽度大一倍 中央明纹的宽度约为其他明纹的两倍 当衍射角很小时 中央明纹的半角宽 透镜焦平面上中央明纹的线宽度 明条纹宽度正比于波长 反比于缝宽 例题波长546nm的平行光垂直照射在缝宽0 437mm的单缝上 缝后凸透镜的焦距为40cm 求透镜焦平面上衍射中央明纹的宽度 解 m 4 半角宽的物理意义 1 是衍射效应强弱的标志 2 波长一定时 缝宽越小 越大 衍射效应越强 反之 时 此时光束沿直线传播 3 缝宽一定时 波长越长 衍射效应越显著 波长越短 衍射效应越小 几何光学就是的极限 6 线光源的单缝衍射 衍射图样为直线条纹 是无数点光源形成的衍射图样非相干叠加的结果 8光学仪器的像分辨本领 1 夫琅禾费圆孔衍射 爱里斑 1 光强度分布 圆孔的半径 衍射角 一阶贝塞耳函数 2 爱里斑 第一暗环的半角宽 衍射的弥散程度由爱里斑的半角宽衡量 圆孔的直径 圆孔衍射场中的绝大部分能量 集中在零级衍射斑内 圆孔衍射场中的绝大部分能量 84 集中在零级衍射斑内 3 例题 2 望远镜的分辨本领 1 望远镜的物镜和目镜的作用 望远镜的物镜是孔径光阑 限制入射光束的孔径角 具有衍射作用 目镜一般不限制光束的口径 光束通过时不发生衍射 其作用是放大衍射斑的视角 2 仪器刚可分辨两个非相干物点的条件 1 两个非相干物点形成的衍射斑叠加后合光强的图形 2 刚可分辨的条件 当一个衍射斑的中心刚好落在另一个衍射斑的边缘时 合光强鞍点的强度约等于每个圆斑中心强度的73 5 此时人眼睛刚刚可以分辨是两个光斑 3 瑞利判据 望远镜的分辨本领或望远镜的最小分辨角 设 为两个衍射斑的角距离 每个衍射斑的半角宽 若 如图 a 可分辨两个星体 若 如图 c 不可分辨两个星体 当时 如图 b 刚可分辨两个星体 则称为瑞利判据 记为 称为仪器的最小分辨角 3 满足瑞利条件的办法 两个物体的角距离不能改变 要让由 变为 只能增大望远镜的物镜直径D 4 满足人眼最小分辨角条件的办法 人眼的最小分辨角这个指标无法改变 需要增大视角放大率 由于 只能增大物镜的焦距或减小目镜的焦距 6 人眼刚可分辨两个非相干物点的条件 5 仪器刚可分辨两个非相干物点的条件 7 例题 已知望远物镜的直径D 5cm 白光的平均波长为 求望远镜的最小分辨角和刚刚能够被人眼分辨两个物点所需的视角放大率M 解 1 2 8 增大视角放大率不能提高望远镜的分辨本领 1 提高望远镜的分辨本领的含义是 缩小衍射图样的半角宽度 2 增大视角放大率的结果是 增大了物镜的焦距 或减小了目镜的焦距 不能增大望远镜的物镜直