惠更斯-菲涅耳原理-点.ppt

1. 光栅衍射光强分布（N=4, d=b+b’=4b） I I 0 4 8 -4 -8 光栅衍射 光强曲线 (bsin ? ) / ? 0 -2 -1 1 2 单缝衍射光强曲线 0 4 -8 -4 8 多光束干涉光强曲线 (dsin ? ) / ? (dsin ? ) / ? 单缝衍射 包络线 出现缺级 2. 缺级现象 又满足单缝衍射的暗纹条件 所缺级的级次 k 为 光栅方程的亮纹条件 单缝衍射的暗纹条件 该亮纹将不出现，这一现象称为缺级，即 如果? 的值满足光栅方程的亮纹条件 如 b+b’=2b，由缺级条件 得 k = 2，4，6 ，… ，偶数亮纹缺级 -5 (b+b’)sin ?/λ 0 3 5 -3 单缝衍射 包络线 光栅衍射 光强曲线 即所有偶数级亮纹不出现 若 b+b’=3b ，由缺级条件 得 k = 3，6，9，…的亮纹缺级 即所有级次为 3 的倍数的亮纹不出现 0 3 6 -3 -6 (b+b’) sin ?/λ 单缝衍射 包络线 光栅衍射 光强曲线 9 -9 3. 斜入射时的光栅方程 亮纹条件： 该侧条纹级次增加 该侧条纹级次减少 四、衍射光谱 第一级光谱 第一级光谱 第二级光谱 第三级光谱 第三级光谱 第二级光谱 中央亮纹 实际白光衍射光谱 形成光栅衍射光谱 波长较长的则远离中央条纹 波长较短的靠近中央条纹 白光入射时，除中央亮纹形成白光外 例题14-5 白光的波长400~760nm，正入射 φ13 φ22 f b+b’ R2 V3 P0 x13 x22 的红光的第二级谱线分别距离屏中心P0点多远？ 问波长为400nm的紫光第三级谱线和波长760nm 光栅。光栅常量2.4×10-4cm，透镜焦距0.25m。 * 三角形孔夫琅禾费衍射图像 第三部分 光的衍射 *§14-14 晶体对X射线的衍射 *§14-13 光学仪器的分辨本领 §14-12 衍射光栅 §14-11 单缝衍射 §14-10 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 一、光的衍射现象 显示屏 几何 阴影区 几何 阴影区 s b 遇到障碍物时，光偏离了直线传播而到达几何 当缝宽缩小到一定程度(0.1 mm以下)时，光带增宽并出现明暗相间的条纹 一般障碍物的线度比光的波长大很多，衍射现象不容易看到，仍表现为沿直线传播 s b §14-10 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 影内的现象，称为光的衍射现象 各种衍射现象 中央亮点 入射光 圆盘衍射 中央亮点 剃须刀片衍射 指缝衍射 菲涅耳衍射 菲涅耳衍射 二、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 S 光屏 光源 衍射孔或缝 离障碍物的距离为有限远时产生的衍射 光源 或两者之一 光屏 夫琅禾费衍射 夫琅禾费衍射 透镜L1 透镜L2 S 光源 障碍物 来自无限远 射向无限远 光屏 障碍物 具体实现 焦点位置 焦面位置 下面只讨论夫琅禾费衍射 光源和屏离障碍物的距离均为无限远时所产生的衍射 产生新子波的波源 三、惠更斯-菲涅耳原理 ——可由某时刻波阵面计算下一时刻某点的振动 ——可定性解释衍射现象 惠更斯提出： 介质中波传播到的各点都可以看成 菲涅耳补充： 该点的振动是这些子波在该点相干、叠加的结果 同一波阵面上各点发出的子波传播到空间某点时 可解释明暗条纹的形成 干涉现象与衍射现象的异同 干涉 衍射 不连续分布光源（或波阵面） 产生的相干、叠加结果 连续分布的光源（或波阵面） 根据惠更斯原理，波阵面S 上面积元 dS 在 K(?)为 ? 的函数， ?为波 S dS P ? 波阵面 根据惠更斯-菲涅耳原理，P 点的振动等于S 法向 面的所有面积元所引起的振动的叠加 P点引起的振动可写为 的圆频率，?为波长 一、单缝衍射装置及衍射图样 点光源衍射图样 缝光源衍射图样 单缝夫琅禾费衍射装置 S 透镜L1 透镜L2 点光源 单缝 衍射图样 光屏 焦点位置 焦面位置 y x 主光轴方向 z §14-11 单缝衍射 缝光源的单缝衍射及光强分布 缝宽 b B A C O P ? 焦距 f 透镜L2 光屏 x z 衍射角 x 光强 衍射图样 光轴 衍射图光强分布 垂直于缝长方向xz平面的衍射 单缝横截面 相位相同的 AB 面上各点发出的子波射线经透镜后会聚到O 点相位仍相同 O b A B C O P ? b A B x x z z 中央亮纹 ? = 0 衍射角 光轴 透镜L2 透镜L2 相位不同的 BC 面上各点发出的子波射线经透镜后会聚到P 点相位差仍等于位于BC 面处的相位差 二、菲涅耳半波带法 1. 狭缝上AB面分成两个半波带 A B A1 等分AC B A C b φ A1 位置P 的衍射角为? 时出现暗条纹 相邻两波带发出的光在P 点