18光的衍射教材.ppt

作业 4，6，8，9，13，15，16，19 结论：在两个光栅衍射的主明纹之间共有N-1个暗纹。 以6个缝的光栅为例 结论：有6个缝时,在两个光栅衍射的主明纹之间共有5个暗纹。 每两个暗纹之间有一个次级明纹。 结论：有6个缝时,在两个光栅衍射的主明纹之间共有4个次级明纹。 光强分布 单缝衍射 多缝干涉 光栅衍射 1 条 缝 20 条 缝 3 条 缝 5 条 缝 光栅中狭缝条数越多，明纹越亮. 亮纹的光强 ：单缝光强） （　：狭缝数， 一定， 减少， 增大． 一定， 　　增大， 增大． 　光栅常数越小，明纹越窄，明纹间相隔越远 　入射光波长越大，明纹间相隔越远 三 缺级现象 在光栅衍射中,如果在同一个θ处同时满足下面两个式子.则在该处出现缺级现象. 光栅多缝干涉的 k 级主极大的位置恰为单缝衍射 k’ 级暗纹的位置，k 级主极大将不再出现，发生缺级。 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 四 光栅光谱 设波长范围?1~?2（?1 ?2） 则该光波的k级主极大在 θ1k~ θ2k 之间 * 第十八章 光的衍射 §18－1 单缝衍射 一 惠更斯—菲涅耳原理 波在介质中传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在此后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前。 子波概念 球面波 平面波 ：波阵面上面元 子波波源 菲涅尔指出 衍射图中的强度分布是因为衍射时，波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定。　点振动是各子波在此产生的振动的叠加。 ： 时刻波阵面 * 菲涅尔指出 衍射图中的强度分布是因为衍射时，波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定。P点振动是各子波在此产生的振动的叠加。 子波在P点引起的振动振幅 并与 有关 . k θ 随增大而减小：0≤ k θ ≤1 惠更斯原理的局限性： 子波波源发出的子波为什么不向后传播？ 向前发出的子波在不同衍射方向振幅是否相同？ 子波之间相遇会发生干涉吗？ 二 单缝夫琅禾费衍射 夫 琅 禾 费 衍 射 光源、屏与缝相距无限远 缝 在实验中实现 夫琅禾费衍射 菲 涅 尔 衍 射 缝 光源、屏与缝相距有限远 夫 琅 禾 费 单 缝 衍 射 衍射角 （衍射角 ：向上为正，向下为负 .） 菲涅尔半波带法 1、半波带法 缝长 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 2、光强分布 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹） 当 较小时， 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹） 讨 论 （1）第一暗纹距中心的距离 第一暗纹的衍射角 一定， 越大， 越大，衍射效应越明显. 光直线传播 增大， 减小 一定 减小， 增大 衍射最大 第一暗纹的衍射角 角范围 线范围 中央明纹的宽度 （2）中央明纹 （ 的两暗纹间） 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 ? （4）单缝衍射的动态变化 单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上. 单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图不变 . （3）条纹宽度（相邻条纹间距） 除了中央明纹外的其它明纹、暗纹的宽度 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹） （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1 设有一单色平面波斜射到宽度为 的单缝 上（如图），求各级暗纹的衍射角 . 解 由暗纹条件 例2 如图，一雷达位于路边 15m 处，它的射束与公路成 角. 假如发射天线的输出口宽度 ，发射的微波波长是18mm ，则在它监视范围内的公路长度大约是多少？ 解 将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝，衍射波能量主要集中在中央明纹范围内. 根据暗纹条件 §18－2 圆孔衍射 光学仪器的分辨率 一 圆孔衍射 爱里斑 第一级暗环的衍射角 爱里斑的角半径 中央爱里斑半径 二 光学仪器的分辨率 如果一个斑光强最大的地方正好是另一个斑光强最小的地方，也即一个班的中心正好是另一个斑的边缘，此时两个斑之间的最小光强约为中央最大光强的80%，恰好能辨别出是两个光点。 ——瑞利准则 * * 最小分辨角 （两光点刚好能分辨） 光学仪器分辨率 光学仪器的通光孔径 1990 年发射的哈勃 太空望远镜的凹面物镜 的直径为2.4m ，最小分 辨角 ，在大气层 外 615km 高空绕地运行 , 可观察130亿光年远的太 空深处, 发现了500 亿个 星系 . 例1 设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm，而在可见光中，人眼最敏感的波长为550nm，问 （1）人眼的最小分辨角有多大？ （2）若物体放在距人眼25cm（明视距离）处，则两物点间