14-6单缝衍射概述.ppt

第十四章 波动光学 14 – 6 单缝衍射 · * （一. ）典型装置 ( 单缝夫琅禾费衍射典型装置 ) （二.） 菲涅耳半波带法 f o A B C 0 P A,B P的光程差 ( a 为缝 AB的宽度 ) A B f x C ? P 衍射角不同，最大光程差不同，P点位置也不同，光的强度分布取决于最大光程差 ? （衍射角 ：向上为正，向下为负 .） 将衍射光束分成一组一组的平行光，每组平行光的衍射角（与原入射方向的夹角）相同 对应中央明纹中心 半波带 λ|2 λ|2 狭缝波面上半波带的数目为 半波带数目为整数 任何两个相邻波带上对应点所发出的光线到达屏的光程差均为半波长（即位相差为?） ，在P点会聚时将一一抵消。 c 对应的单缝a被分为N个半波带 相邻平面间的距离是入射单色光的半波长 φ . A A A B C a x f φ 1 2 λ 2 . . . . . A 3 P . . . AB面分成偶数个半波带: 两两相消，屏上相聚点为暗纹 A A 1 2 φ . . . . P AB面分成奇数个半波带 . A B C a x f φ . . 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 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹中心） （介于明暗之间） 个半波带 个半波带 中央明纹中心 结论：分成偶数半波带为暗纹。 分成奇数半波带为明纹。 正、负号表示衍射条纹对称分布于中央明纹的两侧 对于任意衍射角，单缝不能分成整数个半波带，在屏幕上光强介于最明与最暗之间。 [用半波带法求得暗纹位置条件是 是准确的，而亮纹条件 是近似的] 中央明纹 一级明纹 二级明纹 一级暗纹 二级暗纹 三级暗纹 单缝衍射明暗纹条件中k值为什么不能取零？ 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 中央两侧第一暗条纹之间的区域，称做零极（或中央）明条纹，它满足条件： 1. 中央亮纹宽度 讨论 C x A B a f 中央明纹中心 暗纹 明纹中心 0 坐标与明暗纹的关系 a x f ?0 ?0 2.其它相邻两衍射暗条纹间距 条纹在接收 屏上的位置 暗纹中心 明纹中心 其它各级明条纹的宽度为中央明条纹宽度的一半。 3. 光强分布（明纹亮度分布） 当? 角增加时，半波带数增加，未被抵消的半波带面积减少，所以光强变小； 另外，当： 中央明纹中心亮度最强，明纹亮度随级数的增大而减小。暗纹是绝对的，明纹是过渡区域 倾斜因子 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: 部分光线干涉相长 5 1 白光照射，中央白色，其余明纹形成内紫外红光谱(该衍射图样称为衍射光谱),高级次重叠。 浸入液体中、条纹变密。 当缝宽比波长大很多时，形成单一的明条纹，这就是 透镜所形成线光源的象。显示了光的直线传播的性质。 当 a大于?，又不大很多时会出现明显的衍射现象。 由 看出缝越窄（ a 越小），条纹分散的越开，衍射现象越明显，但 太小，光强太弱；反之，条纹向中央靠拢。 单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？ 越大， 越大，衍射效应越明显. 入射波长变化，衍射效应如何变化 ? 5 入射光非垂直入射时光程差的计算 （中央明纹向下移动） （中央明纹向上移动） 例 在单缝的夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波面可划分为 个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是__________ 6 第一级亮纹 （1）1条 ; （2）3条 ; （3）4条; （4）5条 例 双缝的缝宽为b，缝间距为2b（缝的中心点的间隔），则单缝中央衍射包络线内明条纹有 0 单缝中央衍射包络线 k = 1 第十四章 波动光学 14 – 6 单缝衍射