大学物理课件光学-3光的衍射

1、一、光的衍射现象一、光的衍射现象s sb直直线线传传播播bs sE E衍衍射射现现象象E E bb 分类分类二、衍射的分类二、衍射的分类1 1、菲涅耳衍射（近场衍射、菲涅耳衍射（近场衍射) )S S2 2、夫琅和费衍射（远场衍射）、夫琅和费衍射（远场衍射）来自无来自无穷远穷远射向无穷远射向无穷远s sL1L2子波子波 三、惠更斯三、惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理&惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理: 从同一波阵面上各点所发从同一波阵面上各点所发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，也可相互出的子波，经传播而在空间某点相遇时，也可相互叠加产生干涉现象。叠加产生干涉现象。&惠更斯原理：惠

2、更斯原理：波动所到达的介质中波前的每一点波动所到达的介质中波前的每一点，都可以看作为发射子波的波源，而后一时刻这些，都可以看作为发射子波的波源，而后一时刻这些子波的包络线便是新的波前。子波的包络线便是新的波前。ES单缝单缝一、实验装置一、实验装置 二、单缝衍射条纹特征二、单缝衍射条纹特征 条纹明暗相间，对称分布在中央明纹两侧；条纹明暗相间，对称分布在中央明纹两侧； 明纹级次越高，光强越弱。明纹级次越高，光强越弱。 中央明纹宽又亮，为其它明纹宽度的两倍中央明纹宽又亮，为其它明纹宽度的两倍; ;定性定性单缝子波半波带半波带1A2AAB半波带半波带 sinaAC 2n 1 1、半波带、半波带OC P

3、2 AA12ABLf a 最大光程差最大光程差特点特点OPBLC AAA12a 半波带的特点半波带的特点: : 各带面积相等，包含的子波数目相等各带面积相等，包含的子波数目相等. 任何两个相邻波带在任何两个相邻波带在 P点的光完全抵消点的光完全抵消. 衍射角不同，半波带数目不同衍射角不同，半波带数目不同。1 1、半波带、半波带 sinaAC 2n OPBLC AAA12a 1 1、半波带、半波带 AC=asin =n( /2)- n个半波带个半波带Fn为偶数：为偶数：成对干涉抵消成对干涉抵消-暗纹暗纹Fn为奇数：为奇数：剩一个波带未被抵消剩一个波带未被抵消 -明纹明纹引例引例半波带法续上条件条

4、件O PABLCAA12a AC AC不等于半波长的整数倍时不等于半波长的整数倍时? ?2 2、明暗纹条件、明暗纹条件 sina 2,1 kk 暗纹暗纹2 , 1)12(2 kk 明纹明纹 明纹强度与级次的关系明纹强度与级次的关系? ?宽度宽度 sinI0a a 2a 3a a 2 a 3 近轴条件：近轴条件： sina 20 afl 20 3 3、明纹宽度、明纹宽度ak afkl 中央明纹中央明纹角宽度角宽度线宽度线宽度 其它明纹其它明纹相邻两个暗相邻两个暗纹间的宽度纹间的宽度111sin ftgfxa a1 0 f fX 10 Lafxl 2210 af 中央明纹中央明纹 f fx0Lkk

5、kxxl 1af)akak(f 1sin ftgfx暗暗akf 讨论讨论 其它明纹其它明纹 缝宽对衍射的影响缝宽对衍射的影响afl 20 212 )k(sina 对一定波长的光，缝愈窄，衍射愈显著对一定波长的光，缝愈窄，衍射愈显著. .直线传播是光衍射极限直线传播是光衍射极限-a . . 波长波长对衍射的影响对衍射的影响 afl 20 212 )k(sina 复色光照射单缝复色光照射单缝 同级明纹各色光位置不同，形成衍射光谱。同级明纹各色光位置不同，形成衍射光谱。 缝宽对衍射的影响缝宽对衍射的影响afl 20 212 )k(sina 对一定波长的光，缝愈窄，衍射愈显著对一定波长的光，缝愈窄，衍

6、射愈显著. . 单缝上下平移单缝上下平移oRf- - 条纹分布不变条纹分布不变. . 用单丝代替单缝的衍射情况用单丝代替单缝的衍射情况- - 不变不变. . 复色光照射单缝复色光照射单缝 同级明纹各色光位置不同，形成衍射光谱。同级明纹各色光位置不同，形成衍射光谱。 缝宽对衍射的影响缝宽对衍射的影响afl 20 212 )k(sina 对一定波长的光，缝愈窄，衍射愈显著对一定波长的光，缝愈窄，衍射愈显著. . 单缝上下平移单缝上下平移 - - 条纹分布不变条纹分布不变. .应用应用 有那些应用？有那些应用？ 测量波长测量波长 测量细缝宽度测量细缝宽度 测量细丝直径测量细丝直径 sinI0a a 2a 3a a 2 a 3 例例afl 20 bAB思考：入射光非垂直入射时光程差的计