大学物理经典ppt系列之单缝衍射

1、衍射现象一一 光的衍射现象光的衍射现象平平 面面 波波回顾回顾 惠更斯原理惠更斯原理 介质中波动传播到的介质中波动传播到的任意波面上的任意波面上的各点都可以看各点都可以看作是发射作是发射子波子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前波的包络就是新的波前.二二 惠更斯惠更斯- -菲涅尔原理菲涅尔原理子波相干原理子波相干原理三三 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射夫夫 琅琅 禾禾 费费 衍衍 射射光源、屏与缝相距无限远光源、屏与缝相距无限远缝缝1L2L在实验中实现在实验中实现夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射SRP菲菲 涅涅 尔尔 衍衍 射射缝

2、缝PS 光源、屏与缝相距有限远光源、屏与缝相距有限远夫 琅 禾 费 单 缝 衍 射 基 本 光 路一一 实验现象实验现象衍射图样aABXI中央明纹中央明纹1级明纹级明纹-1级明纹级明纹2级明纹级明纹-2级明纹级明纹焦平面焦平面PP P点的光强是单缝处无限个子波发出的无限束平行光的叠加点的光强是单缝处无限个子波发出的无限束平行光的叠加称为衍射角称为衍射角原理：原理：P0P1P2P3P4衍射角不同，衍射角不同，P点位置不同点位置不同单缝子波maxsinACa二二 半波带法半波带法续上(1,2,3,)k 有有 限限sin22akk 干涉相消（干涉相消（）sin(21)2ak 干涉加强（干涉加强（）s

3、in2ak（介于（介于明明暗暗之间）之间）LoPABC2/ 个半波带个半波带k2 个半波带个半波带12 ksin0a中央明纹中心中央明纹中心LoPABC2/sinACam2 （ 个半波带）个半波带）m三三 光强分布光强分布在在= 0, x = 0 处，最亮，最宽。处，最亮，最宽。中央明纹：中央明纹：三三 推论推论P点坐标为点坐标为Poa0f11002 x1. 条纹位置条纹位置sin(21)2ak （）sin22akk （） sintanffx 明纹中心坐标明纹中心坐标afkx212 ）（ 暗纹中心坐标暗纹中心坐标afkx 三三 推论推论RPLoa0f112. 中央亮纹宽度中央亮纹宽度 中央两侧

4、中央两侧第一暗条纹第一暗条纹之间的区域之间的区域sin22akk 当当k=1时时中央明纹的角宽度：中央明纹的角宽度：a2 002 中央明纹的线宽度：中央明纹的线宽度：xa 00sinafkx 暗纹暗纹afxx 22 二二 推论推论3. 次亮纹宽度次亮纹宽度-相邻两个暗纹中心的范围相邻两个暗纹中心的范围afxxxkk 1其它各级明条纹的宽度为中央明条纹宽度的一半。其它各级明条纹的宽度为中央明条纹宽度的一半。Poaf11 2x暗纹中心坐标暗纹中心坐标afkx sin22akk ak sinakk1缝宽因素波长因素 讨论讨论 如果用白光做光源，可观察到彩色条纹如果用白光做光源，可观察到彩色条纹sin

5、(21)2ak 对同级明纹，波长较长的光波衍射角较大对同级明纹，波长较长的光波衍射角较大。 对同一衍射角，高级次光谱会相互重叠。对同一衍射角，高级次光谱会相互重叠。oRf单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上. . 单缝单缝上下上下移动，根据透镜成像原理衍射图移动，根据透镜成像原理衍射图不不变变 . .中央明纹中央明纹1 k2 k三三.单缝衍射的动态变化单缝衍射的动态变化例题1例题2bABbAB)sin(sin bBCDB（中央明纹（中央明纹向下向下移动）移动）DABC)sin(sin b（中央明纹（中央明纹向上向上移动）移动）DCDC入射光非垂直入射时光程差的计算入射光非垂直入射时光程差的计算圆孔爱里圆孔公式分辨本领畧偏临界提高分辨 如果用望远镜观察到在视场中靠得很近的四颗星星恰能被分辨。 若将该望远镜的物镜孔径限制得更小，则可能分辨不出这是四颗星星。相机例题1.221.34210(rad