17章波动光学课件.pptVIP

大学物理下 第14章 初审 5. 应用 微小位移测量 测折射率 测波长 4. 迈克耳孙干涉仪优点 设计精巧，两束相干光完全分开，可以方便的改变任一 光路的光程。， 6. 时间相干性 只有相遇的光波来自于同一光波列才满足光波相干条件。 a b a1 a2 b1 b2 光程差 a b a1 a2 b1 b2 光程差 相干长度 相干时间 14.7 惠更斯—菲涅耳原理 1. 现象 14.7.1 光的衍射现象 2. 衍射 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象。 衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比，波长越大，障碍物越小，衍射越明显。 说明 同一波前上的各点发出的都是相干次波。 设初相为零,面积为S 的波面 Q ，其上面元dS 在P点引起的振动为 各次波在空间某点相干叠加，就决定了该点波的强度。 1. 原理内容 2. 原理数学表达 取决于波面上ds处的波强度, 为倾斜因子. 14.7.2 惠更斯—菲涅耳原理 P 处波的强度 说明 (1) 对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂，实际中常用半波带法和振幅矢量法分析。 (2) 惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次波源在传播过程中的振幅变化及位相关系。 光程1 光程2 光程3 光程1=光程2=光程3 14.7.3 物象之间的等光程性 光程1 光程2 光程1=光程2 14.8 单缝的夫琅禾费衍射 1. 单缝衍射装置 * · · 2. 菲涅耳半波带法 E 半波带 λ|2 λ|2 狭缝波面上的半波带 的数目为 半波带数目为整数 14.8.1 用菲涅耳半波带法研究屏上衍射条纹的分布 暗纹条件 λ|2 λ|2 λ|2 明纹中心条件 中央明纹中心 · 半波带数目为非整数 由于屏幕上的光强是逐渐的，连续的在亮暗之间变化的， 所以这些点的光强鉴于亮暗之间的。 说明 随着衍射角φ的增大，明条纹的强度减少。 λ|2 λ|2 λ|2 分成 的份数 愈多 每份半波带的能量 就愈少 3. 单缝衍射明纹角宽度和线宽度 角宽度 相邻两暗纹对应的衍射角之差 线宽度 观察屏上相邻两暗纹的间距 中央明纹角宽度 中央明纹线宽度 第k 级明纹角宽度 结论 中央明条纹的角宽度是其他明条纹角宽度的两倍。 (1) 波长越长，缝宽越小,条纹宽度越宽。 波动光学退化到几何光学。 观察屏上不出现暗纹。 讨论 (2) (4) 缝位置变化不影响条纹位置分布 (3) · 求 对于暗纹 则 如图示，设有一波长为 ? 的单色平面波沿着与缝平面的法线成θ角的方向入射到宽为a 的单缝 AB 上 解 在狭缝两个边缘处，衍射角为 ? 的两光的光程差为 例 写出各级暗条纹对应的衍射角 ? 所满足的条件 14.8.2 用振幅矢量合成法研究各级条纹的强度 1. 单缝衍射强度公式 · · 14.8.2 用振幅矢量合成法研究各级条纹的强度 1. 单缝衍射强度公式 · · 设每个窄带在P 点引起的振幅相同 相邻窄带的相位差为 将缝 AB 均分成 N 个窄带，每个窄带宽度为 P 点形成的光振动：N个同方向，同频率，同振幅，初相位依次相差δ 的简谐振动的合成。 第一个分振动与第N个分振动的夹角为 令P 处的合振幅为 N 取无穷大时,由图中几何关系得 令 · 对于中央明条纹 P点的光强为 中央明纹中心处的光强 中央明纹 暗纹条件 2. 单缝衍射光强分布特点 明纹条件 相对光强曲线 I/I0 -1. 43 ? 1. 43 ? -2. 46 ? 2. 46 ? 解得 相应 3. 圆孔的夫琅禾费衍射 L 爱 里斑 · 4. 爱里斑 由第一暗环所包围的中央亮斑。 由夫琅禾费圆孔衍射计算可得，艾里斑的半角宽度 5. 瑞利判据 可分辨 刚可分辨 不可分辨 对于两个等光强的非相干物点,如果一个像斑中心刚好 落在另一像斑的第一级暗纹处上时,就认为这两个像刚刚能够被分辨。 光学仪器最小分辨角 6. 光学仪器分辨本领 光学仪器分辨本领 眼睛的最小分辨角为 设人离车的距离为 S 时，恰能分辨这两盏灯。 取 在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距120 cm ，设夜间人眼瞳孔直径为5.0 mm ，入射光波为 550 nm。 例 人在离汽车多远的地方，眼睛恰能分辨这两盏灯？ 求 解 d =120 cm S 由题意有 观察者 14.9 衍射光栅及光栅光谱 光栅 利用多缝衍射原理使光发生色散的元件 14.9.1 衍射光栅 数为 m , 总缝数 光栅常数 总缝数 光栅宽度为 l mm, 每毫米缝 1. 衍射光栅参数 2. 光栅衍射现象 · 3. 光栅方程 λ 主极大级数 4. 暗纹公式 屏幕上任一点的光振动来自于各缝光振动 的叠加 相邻振动相位差 如果 即 或 说明 (1) N 缝干涉, 两主极大间有