光学教程第四版chap2.ppt

Chap.2 Diffraction of Light 主讲人：石凤良 主 要 内 容 2.1 光的衍射现象 2.2 惠更斯－菲涅耳原理 2.3 菲涅耳半波带 2.4 菲涅耳衍射(圆孔和圆屏) 2.5 菲涅耳直边衍射 2.6 夫琅禾费单缝衍射 2.7 夫琅禾费圆孔衍射 2.8 平面衍射光栅 2.9 晶体对X射线的衍射 2.1 光的衍射现象 引言 《光学趣谈》 P74—77 、P561图1 人眼、贝壳、珍珠、羽毛等。 定义：光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。 2. 条件：障碍物的线度和光的波长可以比拟 2.2 惠更斯－菲涅耳原理 一、惠更斯原理 1.波面：波射线 ?2.惠更斯原理： “次波”假设 能解释：直线传播、反射 、折射、晶体的双折射等 ????不能解释：波的干涉和衍射现象（未涉及波长等） 二、菲涅耳对惠更斯原理的改进 1.改进：根据“次波”假设 ，补 充了振幅相位的定量表示 式，增加了“次波相干叠加” 2. 惠更斯－菲涅耳原理 3.四个假设 ①所有次波都有相同的初相位 ②次波是球面波 4.积分公式： ——菲涅耳衍射积分 2.2 惠更斯－菲涅耳原理 三、衍射的分类 1.菲涅耳衍射－近场衍射： 都有限或其中之一有限 2.夫琅禾费衍射－远场衍射： 都无限（实际：平行光束） 2.3 菲涅耳半波带  一、菲涅耳半波带 任何相邻两带 的对应部分所发出 的次波到达P点时 的光程差都为 ， 即相位相反。 二、合振幅的计算： 2.4 菲涅耳衍射(圆孔和圆屏) 二、圆屏衍射 三、菲涅耳波带片 1.波带片：合振幅： 奇数 ????????????? 偶数 只让奇数或偶数半波带透光的屏（光学元件） 2.制作：①照相 ②摄取牛顿环 ③镀膜光刻 3.形状：①同心环带 ②长条形 ③方形 4.焦距： ∵ 波带片与薄透镜相似，但有许多虚焦点， 分别在±?ˊ∕3， ±?ˊ∕ 5，±?ˊ∕7，﹍ ﹍ 优点：① 冷加工省事 ② “.”? “+” ③ 面积大、轻便、可折叠 ?④ 消色差 2.5 菲涅耳直边衍射 一、半平面障碍物 二、直线传播与衍射现象的关系 2.6 夫琅禾费单缝衍射 一、试验装置与衍射图样的特征 1.实验装置 2.衍射图样： ①单色：a.中央特亮， 两侧亮暗交替分布。 b.两侧亮条纹等宽， 中央亮条纹宽度为 其它亮条纹的2倍。 ②白色：中央特亮， 其余呈彩色分布。 链接 二、衍射强度的计算 设： 三、衍射图样的光强分布 由 （1）单缝衍射中央最大值的位置： sinu=0???? ? sinθ0 =0 (2) 单缝衍射最小值的位置： （3）单缝衍射次最大值的位置： ? …… ?sinθ10=±1.43 ≈± sinθ20=±2.46 ≈± sinθ30=±3.47 ≈± …… sinθk0=± 　k0 =1,2, ? ? 令：Ｉ０＝A０２＝1 则可由 Ｉp＝Ap2＝A0 2 得： A1