冯）5光的衍射课件.pptVIP

授课教师：冯永振 光的衍射 光的衍射：光波绕过障碍物的阴影区并形成明暗相间条纹的现象。衍射后形成的明暗相间的条纹称为衍射图样。 夫琅禾费单缝衍射 光源S放在透镜L1的焦点上，观察屏E放在透镜L2的焦平面上，平行光垂直照射到狭缝K上时，屏幕E上将出现明暗相间的衍射图样。 例：用波长为589nm的钠光，垂直入射到每毫米500条缝的光栅上，最多能看到几级明条纹？ * * 光的衍射Diffraction of Light 夫琅禾费单缝衍射 圆孔衍射 衍射光栅 衍射按光源、障碍物和光屏三者的位置关系分为两类： 衍射角 衍射条纹的形成 ◆平行于光轴的同相光线通过凸透镜汇聚后，不会引起附加的相位差。 ◆与光轴成夹角的两支边缘平行光线通过凸透镜汇聚后，它们的光程差为： ◆沿入射方向传播的各子波射线会聚情况 各子波射线会聚O点时，相位差为零。 a B A ◆沿与入射方向成?角的各子波射线会聚情况 O点处为中央亮纹。 平行于光轴的同相光线通过凸透镜汇聚后，不会引起附加的相位差。 asin? a A B ? 1. 先考虑边缘两支光线 边缘两支光线的光程差BC C ? C1 2.设BC1=C1C,将波面分为两个纵长形的波带 3.再设BC1=C1C=λ/2 P 干涉相消 4.两个半波带对应点发出的光在P点的光程差都为半个波长——则在P点合成结果相互抵消。 结论: P点为暗纹 当衍射角满足 半波带法 A B C a P? 两个半波带发出的子波传播到P1点干涉的结果相消，剩下一个半波带发的子波在P1点叠加，所以P1点显出亮纹，但不是很亮！ asin?=? a A B ? C ? P 干涉相消 暗纹 明纹 结论：单缝夫琅禾费衍射明暗条件为 暗纹 明纹 半波带数：4 5 7 a ? a ? a ? 上述值时， 屏幕上光强介于最明与最暗之间。 单缝不能分成整数个半波带， ◆单缝衍射条纹的亮度分布 中央明纹的宽度d为第一级暗纹间的距离。 例：用波长为l = 6.0×10-7m的平行光垂直入射于宽度a =1.5m的单缝上，在缝的后面以焦距 f =50cm的凸透镜将衍射光会聚于屏幕。求：（1）屏上第一级暗纹与中心O的距离； （2）中央明纹的宽度。 例：用波长为l = 6.0×10-7m的平行光垂直入射于宽度a =1.5m的单缝上，在缝的后面以焦距 f =50cm的凸透镜将衍射光会聚于屏幕。求：（1）屏上第一级暗纹与中心O的距离； （2）中央明纹的宽度。 中央明纹的宽度d为第一级暗纹间的距离： ?0 f D 艾里斑 圆孔衍射 理论计算可得第一级暗纹的衍射角?0满足 式中a和d分别为圆孔的半径和直径 爱里斑的半角宽度 设透镜焦距为f，则艾里斑的直径 d越小，D就越大，衍射现象越明显。 光栅常数(d=a+b) dsin? a b P O 相邻两光线光程差都为dsin? 光栅衍射为单缝衍射和 多缝干涉的叠加效果。 ▲明纹条件（光栅方程） 许多等宽度、等距离的狭缝排列起来形成的光学元件. 衍射光栅(Diffraction Grating) ? ? ? P 狭缝数增加时，条纹的情况 解：光栅方程为： 小 结 单缝衍射 圆孔衍射 光栅衍射 双缝干涉 明纹条件 暗纹条件 第一暗环半角宽度 明纹条件 明纹条件 作业：P214 9-9，9-14 预习： 9.3 光的偏振 *