第17章 光的衍射2013.pdf

第十七章 光的衍射 第一节 光 的 衍 射 （Diffraction of light） 一、光的衍射现象 一、光的衍射现象 1.现象： 矩孔衍射 P P K K 缝宽波长——直射 缝宽波长——衍射 衍射现象 2.定义： 衍射——光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影 区,并在屏上出现光强不均匀分布的现象。 3．衍射的特点： 光束在衍射屏上的什么方向上受到了限制，则在 接受屏上的衍射图样就沿该方向扩展；光孔越小，衍 射越明显。 正六边形孔 正四边形孔 正三角形孔 二、惠更斯-菲涅耳原理 二、惠更斯-菲涅耳原理 1.惠更斯-菲涅耳原理的提出 惠更斯原理，认为波前上的每一点都可以看作是 发出球面子波的新的波源，这些子波的包络面就 是下一时刻的波前。 存在的问题：只能粗略地定性解释光的衍射。不容易解释光强的 非均匀分布。 菲涅耳发展了惠更斯原理，进一步提出“子波相干”的思想， 1818年，菲涅耳运用子波可以相干叠加的思想对惠更斯原理作 了补充。他认为从同一波面上各点发出的子波，在传播到空间 某一点时，各子波进行相互相干叠加的结果，决定了该处的波 振幅。二者共称惠更斯－菲涅耳原理。 ２、惠更斯-菲涅耳原理的内容 波面上任一面元ds都可以看成新的波源而发出次 波，波面前方空间某点P的振动由S面上所有面元所发 出的次波在该点引起的振动叠加来表示。面元ds发出 的次波的振幅和相位满足如下三条假设： ① 波面是等相面，ds面元上各 n 点所发出的所有次波具有相同 dS  的初相位（可设φ =0 ）； 0 ② 面元ds发出的次波在P点的振幅与 S r P 距离r成反比，与ds成正比，并ds的 法线与ds到P点的连线间的夹角 θ有 关；  (θ＝0 时倾斜因子为1， 时下降到零) 2 ③ 面元发出的次波在P点产生的振动的相位由光程 Δ=nr决定。 ３、惠更斯-菲涅耳原理的数学表述 根据以上假设，面元ds发出的次波在P点引起的 合振动可表示为 ds()    2 ˆ dE cos(tkr), k v称为波矢量 r  ds()   n dEC r cos(tkr) dS  ()   EC cos(tkr)ds S r P r  () 