第07单元 波的衍涉.pptVIP

第7章　波的衍射 第1讲 单缝衍射 一、波的衍射现象 惠更斯-菲涅尔原理 平面波 2. 波的衍射 光的衍射现象 菲涅尔原理：同一波阵面上的子波在空间相遇也可产生干涉现象. 2.衍射公式 　结论 3.图象特点 4. 狭缝宽度对衍射图象的影响 例：在夫琅和费单缝实验中，垂直入射的平行单色光波长为?=605.8nm，缝宽a=0.3mm，透镜焦距f=1m。求：（1）中央明纹宽度；（2）第二级明纹中心至中央明纹中心的距离；（3）相应于第二级和第三级明纹，可将单缝分出多少个半波带，每个半波带占据的宽度是多少？ 第2讲 光栅衍射 例: 波长为?=632.8nm的平行单色光垂直入射到某光栅上，设该光栅每毫米刻有500条刻痕，相邻刻痕间透光部分宽度为1000nm，求(1)光栅常数;(2)一共能观察到多少根明条纹? 例:一衍射光栅,每厘米有400条透光缝,每条透光缝宽度为 a=1?10-5m,在光栅后放一焦距f=1m的凸透镜,现以?=500nm的单色平行光垂直照射光栅,求(1)透光缝a的单缝衍射中央明条纹宽度为多少?(2)在该宽度内,有几个光栅衍射主极大? 第3讲 光学仪器分辨率 X射线衍射 瑞利给出恰可分辨两个物点的判据： 二、布喇格公式 大学物理 　　本章利用惠惠更斯-菲涅尔原理着重讨论夫琅和费衍射单缝衍射现象的特点和单缝衍射的处理方法－半波带法，并在单缝衍射的基础上进一步研究了光栅衍射图像的特点及其成因。（课时数：共3讲，6学时） 波的衍射 光的衍射 光栅衍射 光学仪器分辨率 x射线衍射 圆孔衍射 单缝衍射 夫琅和费衍射 菲涅尔衍射 主要内容： 惠更斯-菲涅尔原理、单缝衍射 、 重点要求： 衍射的强度分布的主要特征及其定量的计算 难点理解： 半波带法 数学方法： 三角函数取值分析 典型示例： 单缝衍射 课外练习： P261:1,3,4 媒质中波动传到的各点都可看作是发射子波的波源，任一时刻这些子波的包迹就是该时刻的波阵面——惠更斯原理 1. 惠更斯原理 S1 S2 u △t 球面波 R1 o S1 S2 R2 A B 惠更斯原理—子波的包迹决定新的波阵面，能说明光线偏离直线路径传播——衍涉现象。 光源 障碍物 几何阴影区 光能绕过障碍物进入几何阴影区，并出现光强的不均匀分布。 光源 障碍物 接收屏 光源 障碍物 接收屏 1） 菲涅耳衍射 2） 夫琅和费衍射 光源—障碍物—接收屏距离为有限远。 光源—障碍物—接收屏距离为无限远。 据光源、观察屏的障碍物之间的距离，光的衍射分为 积分非常困难 3. 惠更斯原理 ——菲涅尔原理 (1) 各子波初相相同，在P点的相位 （2）振幅与面元ds成正比，与p 点到ds的距离成反比，而 且与倾角θ有关。 ?S p r n θ 光强 S 1.夫琅和费单缝衍射 二、单缝衍射 A B θ a A,B两条平行光线之间的光程差 BC=asinθ asinθ C θ 作平行于AC的平面,使相邻平面之间的距离等于入射光的半波长.（位相差?） 如图把AB波阵面分成AA1，A1A2，A2B波带.两相邻波带对应点AA1中A1和AA2中A2，到达P点位相差为?，光程差为?/2。所以任何两个相邻波带所发出的光线在P点相互抵消. 当BC是?/2的偶数倍，所有波带成对抵消，P点暗， 当BC是?/2的奇数倍，所有波带成对抵消后留下一个波带，P点明。 A2 A1 1) 形状分布 θ f 透镜焦距 0 y P K=1,2,3,…暗纹 K=1,2,3,…明纹 ? f 透镜焦距 0 y P 其各级明纹的宽度，通常看作是相邻两条暗纹的宽度。 I sinθ ? ? a???时,θ角很小,各级条纹集中在中央明纹附近,分辨不清， 单一明条纹?几何光学。 0 p θ 一、光栅及其衍射 a b 光栅： 大量的等间距平行单缝组成的光学元件。 d=a+b 光栅常数 1 光栅及其衍射 光栅衍射图样是由单缝内许多子波的干涉（单缝衍射）以及缝间对应的子波彼此相干叠加（缝间干涉）而形成。因此，它是单缝衍射和多缝干涉的综合效果。 主要内容： 光栅衍射 重点要求： 光栅衍射图像的特点及其成因 难点理解： j明条纹缺级 数学方法： 三角函数取值分析 典型示例： 光栅衍射 课外练习： P261:5,7 相邻两束光的光程差 ?=(a+b)sinθ d 0 p θ ? 干涉加强，明纹位置。 ?=(a+b)sinθ=±k? ---(1) 　　　　 (k=0,1,…) 2. 光栅方程 3.　光栅衍射条纹的缺级 dsinθ=±k? 　(k=0,1,…) (k=1,…) 光栅明纹公式 单缝衍