第二十章衍射讲述.ppt

§20-1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 1、光的衍射现象 §20-2 单缝的夫琅和费衍射 1、单缝的夫琅和费衍射装置 作业 复习 1、单缝的夫琅和费衍射装置 §20-3圆孔的夫琅和费衍射 光学仪器的分辩本领 一、圆孔的夫琅和费衍射 圆孔衍射公式 1、圆孔衍射公式 §20-4 光栅衍射 用 N=6为例来说明 三、光栅衍射图样 四、光栅衍射图样的几点讨论 4.能观测到的谱线 例题 6 波长范围在450--650nm 之间的复色平行光 例题7垂直入射光栅的光波长 l=600nm ，在衍射角 作业 １.单缝的夫琅和费衍射 二、光的衍射 ２.圆孔衍射 ３.光栅衍射 作业解答 已知： （2）单缝衍射中央亮纹的宽度 sinθ＝0.03处应出现的第三级明纹正好缺级，求光栅的透光缝和不透光缝的可能宽度。 解： 解 （1） （2） （3） 因此，可以看到8级光谱，15条明纹。 λ＝600nm 的单色光垂直入射到光栅上，第二级明纹出现在sin ＝0.2处，第四级缺级。求:（1）光栅常数a＋b＝？ （2）最小缝宽a＝？ （3）对应最小缝宽可以看到几条明纹？ 例8 大学物理作业下.doc 第20章 第4、8、10 1.相干的条件： （1）频率相同 （2）振动方向相同 （3）具有固定的位相差 相干光 一、光的干涉 2.获得相干光的途径（方法） p S * 分波面法 分振幅法 · p 薄膜 S * 3、杨氏干涉条纹 D d 波程差： 干涉加强、明纹位置 干涉减弱、暗纹位置 光程差?=(n2r2-n1r1) 4、光程 5、薄膜干涉 干涉相长 干涉相消 注 意 反射和透射光的半波损失 增透和增反膜　 劈尖（等厚干涉） 暗纹（极小） 明纹（次极大） 圆孔的夫琅禾费衍射 爱里斑 应用：星光板 针孔滤波 圆孔衍射 光强分布 0 I 0.610 1.619 1.116 sin φ R l R l R l 由第一暗环围成的光斑 爱里斑 称为爱里斑 占整个入射光束总光强的84% 暗条纹 暗纹（极小） R、D为圆孔的半径和直径 爱里斑半径为： 称 为爱里斑( Airy disk)半角宽。 二、光学仪器的分辨本领 1. 圆孔的夫琅禾费衍射 孔径为D 衍射屏 中央亮斑 (爱里斑) 2. 透镜的分辨本领 几何光学 物点 相对光强曲线 经圆孔衍射后,一个点光源对应一个爱里斑 波动光学 物点 一一对应 像点 一一对应 像斑 爱里斑的半角宽度为 瑞利判据: 对于两个等光强的非相干物点,如果一个像斑中心恰好落在另一像斑的边缘(第一暗纹处),则此两像被认为是刚好能分辨。此时两像斑中心角距离为最小分辨角 可分辨 刚可分辨 不可分辨 瑞利判据：( Rayleigh criterion ) 如果一个点光源的爱里斑中心刚好和邻近的另一个点光源的爱里斑边缘（第一极小）相重合，则这两个点光源恰好能被这一光学仪器所分辨。 I 称 为最小分辨角（角分辨率）。 问题的提出： 光学仪器的分辨本领( resolving power )： 1. 望远镜的分辨本领为： 不可选择， 可 2. 光栅的分辨本领为： [例3]在通常照明条件下，人眼瞳孔直径约为3mm，求人眼的最小分辨角为多大？如果纱窗上两根细丝之间的距离为2.0mm，问人离开纱窗多远恰能分辨清楚？ [解]： 人眼对黄绿光最敏感，取λ=550nm 设人离开纱窗的距离为s，细丝的间距为L，且对人眼的张角为θ： 恰能分辨时，满足： * * s I D S1 S2 o ?? L 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4 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 暗条纹 暗纹（极小） 小结 2、光学仪器的分辩本领 为了提高精确度，希望加大干涉明暗条纹间距和 变为单缝 杨氏双缝干涉明暗条纹间距 单缝衍射 明暗条纹间距 条纹的亮度不够，明暗条纹分辨不清 亮度对比度。 光栅：由许多等宽的狭缝，等距离地排列起来形成的光学元件叫光栅。 光栅常数：设光栅的每一条透光部分宽度为a，不透光部分宽度为b，则d=a+b叫做光栅常数。光栅常数d 的数量级约10-6 米 d 透射光栅 a b d 反射光栅 b a 机制光栅 全息光栅 在玻璃片上刻划出一系列平行等距的划痕，刻过的地方不透光，未刻地方透光。 通过全息照相，将激光产生的干涉条纹在干板上曝光，经显影定影制成全息光栅。 一、光栅的制作 A ? P O ? f k=0, 1, 2