波动光学第02讲 第二节 光的衍射.ppt

第十二章 波动光学 * 第一节 光的干涉 第二节 光的衍射 第三节 光的偏振 下面是 第二节 光的衍射 莫道晨曦知远路 暮春山外是桃红 简谐波的干涉 资料 相干条件 振动方向有相同成分 驻波：波节、波腹 反射波的半波损失 简谐波的干涉知识回顾 光的干涉 资料 光程 光程差 相位差与光程差 双缝干涉 薄膜干涉 反射光线的半波损失 迈克尔逊干涉仪没有半波损失 光的干涉知识回顾 自然界中光的衍射 光的衍射 资料 点光源 光的衍射 光的衍射 资料 惠更斯--菲涅尔原理： 用惠更斯原理可以判断波的传播方向，解释衍射效应； 菲涅尔原理指出，屏幕上的光强由子波的干涉决定。所以屏幕上的光强由惠更斯--菲涅尔原理共同决定。 単缝衍射 光路图 光的衍射 资料 平行光入射 夫琅和费衍射 平行光经过透镜后在后边的屏幕上汇聚，发生干涉 光源为线光源 非平行光入射 菲涅尔衍射 単缝衍射 光强分布 光的衍射 资料 缝宽不可忽略时，怎么分析干涉光强分布？ （1）中心区域：所有的光束没有光 程差，中心非常亮，相干加强 単缝衍射 光强分布 光的衍射 资料 単缝衍射 中心非常亮 （2）非中心区域： 菲涅尔半波带法 上下边沿发出的两束平行光的光程差 半波带数=光线条数 非中心：半波带数=光线条数 问题（1）每一半波带的宽度对应的光程差；（2）相邻两条光线的光程差 単缝衍射光强分布 干涉相消（暗纹） 干涉加强（明纹） 非中心部分 単缝衍射光强分布 中央亮纹角宽度 几何关系 中央亮纹实际宽度 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 ? 光栅衍射 光栅 光的衍射 资料 単缝衍射 中心区非常亮 半波带数= 光线条数 暗纹 非中心区域 光栅衍射：亮纹条件 它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成光谱。光通过光栅形成光谱是单缝衍射和多缝干涉的共同结果。 光栅衍射 光路图 光的衍射 资料 単缝衍射 中心区非常亮 半波带数= 光线条数 暗纹 非中心区域 光栅衍射：亮纹条件 多缝干涉：相邻两条光线的光程差 多缝干涉：亮纹条件 光栅衍射 总光强 光的衍射 资料 単缝衍射 中心区非常亮 半波带数= 光线条数 暗纹 非中心区域 光栅衍射：亮纹条件 単缝衍射和多缝干涉共同决定： 乘积 条纹最高级数 讨 论 光强分布 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， 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 圆孔衍射 光路图 光的衍射 资料 半波带数 単缝衍射 中央条纹宽度 一 圆孔衍射 艾里斑 ：艾里斑直径 二 瑞利判据 对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的衍射图样的主极大刚好和另一点光源衍射图样的第一极小相重合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨. *