光的夫琅和费衍射课件

光的夫琅和费衍射一.单缝夫琅和费衍射1.装置：缝宽a:其上每一点均为子波源，发出衍射光线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光强的两种简便方法菲涅耳波带法振幅矢量叠加法2.菲涅耳波带法（半定量方法）

ABafPx

C对应的单缝a被分为n个半波带2λA2A1A3A4对应中央明纹中心ABaf两两相消，屏上相聚点为暗纹n为偶数：2λ...

ABafPx

C2λA2A1A3A42λ...

ABafPxC2λA2A1A3n为奇数:剩下一个半波带中的衍射光线未被抵消对应的屏上相聚点为明纹中心对应非明、暗纹中心的其余位置*明暗纹条件：中央明纹中心各级明纹中心暗纹注意：讨论1.单缝衍射与双缝干涉二者明暗纹条件是否相互矛盾?双缝干涉单缝衍射明纹条件暗纹条件条纹级次max不矛盾！单缝衍射Δ不是两两相干光线的光程差，而是衍射角为φ的一束光线的最大光程差。讨论2.单缝衍射明暗纹条件中k值为什么不能取零？中央明纹一级明纹二级明纹一级暗纹二级暗纹三级暗纹暗纹公式中为中央明纹中心，不是暗纹明纹公式中仍在中央明纹区内不是明纹中心讨论3.

计算衍射条纹角宽度中央明纹中心暗纹明纹中央明纹：两条一级暗纹之间其余明、暗纹：0k12－1中央明纹一级明纹中央明纹角宽度为其余条纹角宽度的两倍。中央明纹其余明纹中央明纹线宽度为其余明纹线宽度的两倍。讨论4.

计算衍射条纹线宽度讨论5.条纹亮度分布是否均匀，为什么？中央明纹集中大部分能量，明条纹级次越高亮度越弱.I屏幕中央明纹中心:全部光线干涉相长一级明纹中心:二级明纹中心:由菲涅尔波带法：白光照射，中央白色，其余明纹形成内紫外红光谱，高级次重叠浸入液体中、条纹变密衍射显著，光强太弱由：中央明纹其余明纹衍射不明显，直线传播讨论6.讨论7.

若平行光非垂直入射，得出光程差公式和明暗纹条件中央明纹中心暗明3.振幅矢量叠加法（定量）两相邻光线光程差两相邻光线相位差将a划分为N个等宽的狭窄波带，设每个波带内能量集中于图中所示光线每条光线在屏上引起光振动振幅相等（P395例一）两相邻光线相位差令（即中央明纹中心处振幅）则：得极值（明纹、暗纹）位置作光强曲线，令明纹：暗纹：请与半波带法比较小结：单缝夫琅和费衍射中央明纹中心各级明纹中心暗纹注意：明暗纹条件衍射条纹角宽度中央明纹其余明纹单缝衍射光强分布：式中：中央明纹集中大部分能量，明条纹级次越高亮度越弱.，1.在单缝夫朗和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处可划分为

个半波带，若将缝宽减小一半，原来第三级暗纹处将是第

级

纹。练习：6明一2.平行单色光垂直入射在缝宽为a=0.15mm的单缝上，缝后有焦距为f=400mm的凸透镜，在其焦平面上放置屏幕，测得屏幕上中央明纹两侧的两个第三级暗纹之间的距离为8mm，则入射光的波长为

=

。3.声纳起水下雷达的作用，现有一潜水艇停在水下100m处，艇上声纳喇叭向前发射声波，习惯上以第一级衍射极小对应的张角为波的覆盖范围。现设潜水艇前上方海面有一敌舰，二者相距1000m，请你为潜水艇声纳设计一个喇叭，给出形状和尺寸，使该声纳使用波长为10cm声波时，信号在水平方向覆盖范围张角为60度，同时不让敌舰收到信号。喇叭为矩形：高100cm,宽20cm解：竖直方向水平方向S*1.装置：二、圆孔夫琅和费衍射2.条纹：明暗相间同心圆环中央亮纹爱里斑集中大部分能量角宽度为其余明纹2倍半角宽度：爱里斑3、光学仪器分辨率由于衍射现象，会使图像边缘变得模糊不清，使图像分辨率下降。物镜~圆孔；物点的象~衍射图样需要规定客观、统一的标准I1）两个点光源相距较近，不能分辨。I2）两个点光源相距较远，能分辨。瑞利（英.1842－1919）因为气体密度研究和发现氩荣获1904年诺贝尔物理奖瑞利准则：第一个象的爱里斑边沿与第二个象的爱里斑中心重合——恰能分辨I最小分辨角：此时两爱里斑重叠部分的光强为一个光斑中心最大值的80％。能够分辨、不能分辨、恰能分辨三种情况比较光学仪器分辨率提高分辨率途径由瑞利准则，最小分辨角：定义光学仪器分辨率为：光学镜头直径越大，分辨率越高。

一般天文望远镜的口径都很大，世界上最大的天文望远镜在智利，直径16米。美国最大的望远镜直径为200英寸，在帕洛玛山。哈勃望远镜可看到“可测”宇宙中97％的天体。地面观测用哈勃望远镜观测哈勃望远镜观察到新星的诞生采用波长较短的光，也可提高分辨率。

电子显微镜用加速的电子束代替光束，其波长约0.1nm，可以用它来观察分子结构。光学显微镜0.2

m电子显微镜扫描隧道显微镜分辨率比较：电子显微镜拍摄的物质结构照片硅表面硅原子的排列砷化镓表面砷原子的排列碘原子在铂晶体上的吸附