大学物理课件 光的衍射.ppt
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1、第一章 光的衍射,菲涅尔,本章教学要求: 了解惠更斯菲涅耳原理。 理解分析单缝夫琅和费衍射暗纹分布规律的方法。会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。 了解圆孔衍射及分辨率。 理解光栅衍射公式。会确定光栅衍射谱线的位置。会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响。,本章重点: 单缝夫琅和费衍射;圆孔衍射;光栅衍射,缝宽 (光栅常量)及波长对衍射条纹分布的影响 本章难点: 半波带,单缝夫琅和费衍射明暗纹分布规律。光栅衍 射条纹缺级和主极大条纹位置与条纹数。,内容,11.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅尔原理,11.2 单缝衍射,11.3 圆孔衍射 光学仪器分辨率,11.4 光栅衍射,11.5 晶体
2、的X射线衍射,11.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅尔原理,光的衍射现象 光沿直线传播 若缝隙的宽度很小以致与光波长相当时,屏上有何图样?,衍射光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时,光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象,光将在受限制的方向上扩展,透光线度越小,衍射效应越强,惠更斯-菲涅尔原理,惠更斯原理仅指出波传播的几何规律,空间某点 的光强?,:波阵面上面元 (子波波源),: 时刻波阵面,*,e,C:为比例常数;,:为倾斜因子,P点的振动:,衍射现象的分类,菲涅尔衍射,泊松亮斑,夫琅禾费衍射,11.2 单缝衍射,装置和现象,L1,L2,G,E,G:单缝,E:屏幕
3、,讨论,条纹出现的原因,与入射方向成的所有子波光线聚焦于P点,P点的光强是单缝处各面元上平行光的相干叠加,中央明纹,通过狭缝的所有光线没有光程差,故干涉相长,O,中央明纹中心,O,若透镜中心与狭缝中心不重合,中央明纹何在?,中央明纹在透镜的光轴上,单缝上下移动,干涉条纹图样不变。,确定明暗纹的位置,*,S,f,f1,a,透镜L1,透镜L2,p,B,A,缝平面G,观察屏E,0,平行光线之间的光程差来自衍射角,明暗纹位置与衍射角 有关,菲涅尔半波带法,(衍射角 :向上为正,向下为负),两条边缘光线光程差为,用平行于AC面彼此相距 的平面分割BC,故AB波阵面也被分割为相距 的若干波阵面,这些被分割
4、的面称为半波带,a)各半波带面积相等,子波数相同,各波带在P点所产生的光振动振幅近似相等。,b)相邻两半波带在P点所产生的光振动完全抵消。,(相邻半波带上对应点到P点的光程差为半个波长),P点的明暗取决于半波带的个数,干涉相消(暗纹),干涉加强(明纹),(介于明暗之间),中央明纹中心,明纹公式中k0,因为k=0处在中央明纹范围内,仅为中央明纹的一部分。,单缝衍射的光强分布,干涉相消(暗纹),干涉加强(明纹),讨论,中央明纹的宽度,角宽度为,中央明纹线宽度为,1级暗纹对应的衍射角,K级明纹宽度,白光衍射,P1,P1,一级明纹对应衍射角:,一定, 越大, 越大,衍射效应越明显。,第一暗纹的衍射角,
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