光的衍射 不错呦.ppt

一光的衍射现象 光绕过障碍物进入阴影区 偏离直线传播 并形成明暗变化的光强分布的现象 11 6光的衍射 当障碍物尺寸与波长可比较时发生明显衍射 用无线电长波作远距离通讯就是这个道理 在实验室内很容易看到衍射现象 S为一单色点光源 G为一遮光屏 上面开了一个直径为十分之几毫米的小圆孔 H为一白色观察屏 实验中发现 在观察屏上形成的光斑比圆孔大了许多 而且明显地由几个明暗相间的环组成 如果将遮光屏G拿去 换上一个与圆孔大小差不多的不透明的小圆板 则在屏上可看到在圆板阴影的中心是一个亮斑 周围也有一些圆环 如果用针或细丝替换小圆板 则在屏上可看到有明暗条纹出现 如图 遮光屏G上开了一条宽度为十分之几毫米的狭缝 并在缝的前后放了两个透镜 单色线光源S和观察屏H分别放置于这两个透镜的焦平面上 这样入射到狭缝的光就是平行光束 光透过它后又被透镜汇聚到观察屏H上 实验中发现 屏H上的亮区也比狭缝宽了许多 而且是由明暗相间的许多平直条纹组成的 菲涅尔斑也叫泊松亮点或阿喇戈斑 波线上每一点视为新的波源 子波源 这些子波源发出子波 子波的包络面即为新的波前 惠更斯原理 惠更斯原理的局限性 1 只能定性说明光的衍射现象 2 不能说明振幅和相位的变化 3 不能解释衍射的光强分布 4 不能解释波为何不向后传播 二惠更斯 菲涅耳原理 波面上各面元均可视为子波源 空间任一点的振动为所有子波在该点相干叠加的结果 1 为同相面 各个子波源相位相同 2 发出的子波在点引起的振幅与成正比 与成反比 3 在点引起的振幅与波阵面法线和之间的夹角的某个函数成正比 叫倾斜因子 随的增加单调减小 且当时 说明子波不会向后传播 合振动 子波的相干叠加 4 p点的光矢量 三菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 END END 11 7单缝衍射 透镜的性质 屏幕正好就是焦平面 一 单缝夫琅和费衍射 1 装置 缝宽b 其上每一点均为子波源 发出衍射光 衍射光线与波面法线夹角 中央明纹中心 P处光强可由菲涅耳公式计算 介绍确定P光强的一种简便方法 平行于主光轴的一束光 2 菲涅耳波带法 半定量方法 对应的单缝b被分为n个半波带 对应中央明纹中心 n为偶数 两两相消 屏上相聚点为暗纹 对应非明 暗纹中心的其余位置 相邻两个半波带中对应光线 0 明暗纹条件 中央明纹中心 各级明纹中心 暗纹中心 注意 一级暗纹中心 一级暗纹中心 一级明纹中心 一级明纹中心 二级暗纹中心 二级暗纹中心 二级明纹中心 二级明纹中心 二者明暗纹条件是否相互矛盾 中央明纹集中大部分能量 明条纹级次越高 亮度越弱 一级明纹中心 二级明纹中心 由菲涅尔波带法 条纹亮度分布是否均匀 为什么 衍射角为0的一束光线等光程的汇聚在F点 于是在该处形成中央明纹中心 衍射角不为0的平行光线汇聚到相应的副焦点上 并且可以看出 衍射角越大 汇聚点越偏离焦点位置 越偏离中央明纹 这束光线的最大光程差也越大 分出来的半波带也越多 每个半波带的面积越小 狭缝面积不变 能够传达到P点的光线越少 P点就算是明纹中心 其亮度也远小于中央明区 条纹位置 明纹 暗纹 明纹角宽度 明纹线宽度 条纹的空间位置图 缝宽b变化 条纹如何变化 减小 增大 衍射效应越明显 增大 增大 衍射效应越明显 波长变化 衍射效应如何变化 单缝上移 零级明纹仍在透镜的焦点上 根据透镜成像原理 平行于主光轴的光全部要汇聚在焦点上 单缝上下移动 条纹是否移动 衍射图不变 例1一单缝 宽为b 0 1mm 缝后放有一焦距为50cm的会聚透镜 用波长 546 1nm的平行光垂直照射单缝 试求位于透镜焦平面处的屏幕上中央明纹的宽度和中央明纹两侧任意两相邻暗纹中心之间的距离 如将单缝位置作上下小距离移动 屏上衍射条纹有何变化 解 中央明纹宽度 其它明纹宽度 如将单缝位置作上下小距离移动 屏上衍射条纹不变 例2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 由暗纹条件 END 解 暗纹中心 其余明纹中心 中央明纹中心 小结 中央 其余 补例1在单缝夫琅禾费衍射实验中 波长为 的单色光垂直入射在宽度为3 的单缝上 对应于衍射角为30 的方向 单缝处波阵面可分成的半波带数目为 A 2个