理科物理光学

理科物理光学2012-12-241第1页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2421、理解惠更斯---菲涅耳原理；2、掌握利用半波带法分析单缝夫琅和费衍射条纹分布规律；3、掌握单缝的夫琅和费衍射暗条纹位置的计算方法；4、能够分析缝宽及波长对单缝衍射条纹分布的影响;5、能够画出单缝衍射条纹光强分布曲线的大致轮廓。要求中央明条纹的宽度其它明条纹的宽度小结第2页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-243单缝衍射的光强分布菲涅耳半波带法只能粗略的说明衍射图样的明暗位置；振幅矢量法可精确分析衍射光强度分布，得出光强分布的解析式。将单缝分成N(很大)条等宽窄条，每条宽度第i条在P点引起的光振动N条在P点引起的合振动的大小都相等，只是位相不同23-2单缝夫琅和费衍射第3页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-244相邻窄条的光程差相邻窄条的位相差时，很小，分布在圆弧上23-2单缝夫琅和费衍射第4页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-245令：中央明条纹中心处23-2单缝夫琅和费衍射第5页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-246任意点P振幅为光强为中央明条纹中心光强φ为衍射角23-2单缝夫琅和费衍射第6页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-247(1)、中央主极大80%以上能量分布于此，中央主极大位置与半波带法相同23-2单缝夫琅和费衍射第7页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-248(2)、极小极小位置与半波带法相同23-2单缝夫琅和费衍射第8页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-249(3)、次极大令：23-2单缝夫琅和费衍射第9页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-241023-2单缝夫琅和费衍射第10页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-241123-2单缝夫琅和费衍射第11页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2412方程的解：比较半波带法次极大位于相邻两暗条纹中心之间，单偏向主极大方向23-2单缝夫琅和费衍射第12页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2413单缝衍射的光强分布曲线第13页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2414(1)、求中央明条纹的宽度?平行光垂直入射单缝上例题-1解：暗条纹的位置第14页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2415(2)、求一级明条纹的宽度?平行光垂直入射单缝上例题-1解：暗条纹的位置第15页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2416(3)、求一级明条纹位置?平行光垂直入射单缝上例题-1第16页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2417(4)、在一级明条纹位置看，狭缝处的波面可以分为几个半波带?k=1时，最大光程差所以，狭缝处可以分为3个半波带平行光垂直入射单缝上例题-1第17页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-241823-3圆孔的夫琅和费衍射衍射图样贝塞尔(Bessel)函数第18页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2419衍射图样特点：包括：主极大(中央亮斑)次极大极小(暗条纹)相邻暗环纹间距不相等距中心愈远，间距愈小。光能量绝大部分集中在中央亮斑内23-3圆孔的夫琅和费衍射第19页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2420半角宽度：由定义艾里斑的大小：与光波波长成正比与圆孔半径成反比23-3圆孔的夫琅和费衍射第20页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-242123-4光学成像系统的衍射和分辨本领23-4-1在像面观察的夫琅和费衍射理想光学系统点物点像孔径光阑孔径光阑直径时为圆孔的夫琅和费衍射点像为艾里光斑艾里光斑半径第21页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-242223-4-2成像系统的分辨率光学系统的分辨本领是指系统能分辨开两个靠近的点物或物体细节的能力。是光学系统的重要指标。两个点物，具有相等的光强，独立发光，不相干。经过光学系统以后各自形成独立的衍射光斑(艾里斑)。23-4光学成像系统的衍射和分辨本领第22页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-242323-4-2成像系统的分辨率瑞利判据(瑞利准则)点物衍射光斑的角半径能够分辨23-4光学成像系统的衍射和分辨本领第23页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-242423-4-2成像系统的分辨率恰能分辨瑞利判据(瑞利准则)点物衍射光斑的角半径23-4光学成像系统的衍射和分辨本领第24页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2425不能分辨23-4-2成像系统的分辨率瑞利判据(瑞利准则)点物衍射光斑的角半径演示-20光学仪器的分辨率.mpg23-4光学成像系统的衍射和分辨本领第25页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-242623-5衍射的巴比涅原理两个无限大衍射屏，一个屏的开孔部分与另一屏的不透光的部分相对应，称为互补屏。称为巴比涅(Babinet)原理为没有衍射屏时空间某点P的光场复振幅为衍射屏时空间某点P的光场复振幅为衍射屏时空间某点P的光场复振幅第26页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2427互补屏应用举例(1)单缝与细丝(2)圆孔与圆屏23-5衍射的巴比涅原理第27页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2428小结单缝的夫琅和费衍射半波带法：中央明纹暗条纹明条纹暗条纹中心明条纹中心第28页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-2429振幅矢量法中央主极大次极大极小小结第29页，共30页，2023年，2月20日，星期日2012-12-24301、理解