大学物理（少学时） 第4版 课件 4波动第12章 波动光学02

1第十二章波动光学12.1杨氏双缝干涉12.2薄膜干涉12.3光的单缝衍射12.4光栅衍射12.5光的偏振2§12.3光的单缝衍射一、光的衍射

广义讲：光波传播过程中波面发生了破损，导致传播方向发生改变的现象

光波传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘继续传播的现象。3圆盘衍射刀片的衍射管灯的衍射4菲涅耳衍射:P衍射物光源观察屏夫琅禾费衍射:P点在无穷远L1L2Sf2f1P观察单缝的夫琅禾费衍射的实验装置示意图：

衍射的分类5二、惠更斯—菲涅耳原理

波前S上的每个面元ds都可以看成是发出球面子波的新波源，空间任意一点P的振动是所有这些子波在该点的相干叠加。

各子波在P点的相位P点的振动方程惠更斯-菲涅耳原理核心——子波相干叠加圆盘衍射6三、夫琅禾费单缝衍射明暗相间的平行直条纹条纹的宽度和亮度不同*7单缝的夫琅禾费衍射的理论分析——菲涅耳波带法衍射角两条边缘衍射线之间的光程差Q点条纹的明暗取决于光程差BC的大小衍射角

（衍射角向上为正，向下为负）8缝长——暗条纹——明条纹菲涅耳波带法9干涉相消（暗纹）干涉加强（明纹）介于明暗之间（个半波带）

个半波带个半波带中央明纹中心称为衍射级次10中央明纹的角宽度近似公式——其它级次明纹的角宽度暗纹明纹中央明纹介于两侧第一级暗纹之间，即中央明纹的线宽度11例1.波长为600nm的单色光垂直照射宽a=0.30mm的单缝，在缝后透镜的焦平面处的屏幕上，中央明纹上下两侧第二条暗纹之间相距2.0mm,求透镜焦距。且距中央亮纹中心的距离为解：由第二暗纹k=2得：xa12§12.4光栅衍射一、光栅衍射光栅：具有空间周期性的光学衍射装置。d=a+b称为光栅常数光栅的衍射条纹：

单缝衍射和多缝干涉的总效果。13衍射光栅分类：透射光栅反射光栅14衍射角

透射光栅的衍射光栅常数

d=a+b15光栅方程：主极大明纹出现的条件光栅常数：衍射角二、光栅方程平行单色光垂直照射光栅平面1.光栅方程16

平行单色光斜照射光栅平面，光栅衍射的光栅方程“+”：入射光线与衍射光线在法线同侧“-”：入射光线与衍射光线在法线异侧172.缺级现象缺级的级次为:——缺级条件4缝光栅，且a+b=4a光栅衍射单缝衍射183.光栅光谱光栅分光原理光栅光谱光栅分光镜19入射光为白光时，不同，不同，按波长分开形成光谱。一级光谱二级光谱三级光谱衍射光谱20例：波长为600nm的单色光垂直入射在一光栅上。第二级明纹出现在sinθ=0.20处，首次缺级为第四级。试求（1）光栅常数；（2）光栅上狭缝宽度；（3）屏上实际呈现的全部级数。（1）光栅常数kqlsinbad=+=（2）光栅衍射为单缝衍射与多缝干涉的合成结果。缺级即干涉的主极大恰与单缝衍射的极小重合，即sinsin)(lqlqk，akba

==+k，kbaa

=+得解：光栅方程20.0sin,26k-==代入，将第二级明纹q)(100.6.md=得

21据题意，首次缺级为第四级，即1,4=

=k,k4114=+=+\baabaa，（3）由22,sinpqplq<<-=及kd,,8,4k

,102sinL

===<考虑到缺级最高级次llpddk.9,7,6,5,3,2,1,0

=k实际呈现的全部级次为)(105.14)(416mdbaa-

==+=狭缝宽度为sinsin)(lqlqk，akba

==+k，kbaa

=+得22特点：（2）穿透力强；（3）波长较短的电磁波，范围在0.001nm~10nm之间。1885年伦琴发现，受高速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称Ｘ射线（亦称