物理光学与应用光学第三章.pptx

光的衍射 光的衍射 光的衍射现象 衍射 Diffraction 波在传播过程中遇到障碍物偏离几何路径传播（进入几何阴影区）的现象 光的衍射 光的衍射现象 光的衍射 光的衍射现象 Solar glory at the steam from hot spring 光的衍射 光的衍射现象 1.衍射与干涉 — 联系与区别 2.衍射是一切波动固有的特性 障碍物限度a与的比 只要以某种方式使波前或位相发生变化—引入空间 不均匀性,这种不均匀性的特征限度与在一定范围，这就会产生衍射现象 3.若/a趋于零衍射现象消失 几何光学是/a趋于零的极限情况 Outline 光的衍射 光的衍射现象 衍射屏 各种形状的平面障碍物 屏函数 复振幅透射函数 振幅型衍射屏—只有屏函数的振幅的改变 各种形状开孔如圆孔、矩孔、狭缝的不透光屏 位相型衍射屏—只由屏函数的位相的改变 各种相位波带片、相位光栅 光的衍射 光的衍射现象 菲涅尔衍射 夫琅禾费衍射 光的衍射 光的衍射现象 菲涅耳衍射 光源或接收屏距离衍射屏为有限远。 菲涅耳衍射满足傍轴近似 光源或接收屏距离衍射屏都相当于无限远。 衍射物上的入射波和衍射波都可看成平面波。夫琅禾费衍射均满足远场近似 光源 夫琅禾费衍射 光的衍射 惠更斯原理 惠更斯原理 在波动传播过程中的任一时刻，波面上的每一点都可以看作是一个新的波源即次级扰动中心，各自发射球面次波。所有次波的包络面，形成下一时刻的新波面。两个波面的空间间隔等于波的传播速度与传播时间间隔的乘积 光的衍射 惠更斯原理 反射定律 折射定律 反射和折射定律的解释： 缺乏对光波的时空周期性的认识，只是对于波面传播的几何位置的定性描述 光的衍射 惠更斯-菲涅尔原理 惠更斯-菲涅尔原理 惠更斯原理中次波的概念+次波干涉叠加的思想 波面S 上的每个面元dS 都可以看作是新的波源，它们均发射球面子波，在与波面相距为r处的P点的光振动U(P)，等于所有球面子波在该点的光振动dU(P)的相干叠加 :比例常数；U0(Q)：光源S在Q点引起光振动复振幅； F(0,  )：倾斜因子. P点总的光振动复振幅菲涅耳衍射积分式 光的衍射 惠更斯-菲涅尔原理 惠更斯-菲涅尔原理存在的问题： 计算场点P的光振动的相位落后的问题 计算出来的相位比P点的实际相位要落后 为解释没有倒退波的存在，菲涅尔做了如下假设 但是假设中并没有给出F(0, )的具体函数形式 光的衍射 菲涅尔-基尔霍夫衍射积分 菲涅尔-基尔霍夫衍射 把积分面元ds看成惠更斯-菲涅尔原理中的次波源，它在P点产生的元振动 倾斜因子 比例常数 光的衍射 菲涅尔-基尔霍夫衍射积分 积分面元看作次波源不是真实的光源，是为了处理衍射问题引入的假设，因此具有的性质： 次波在各个方向上的振幅是不相等的 当波面为以S点为中心的球面或平面波正入射时，q 0=0， F(q0, q)=(1+cosq )/2，只与场点P相对波面的方位有关。 次波源的相位比入射波波前上该点扰动的位相超 前 次波的振幅与入射光波长成反比 光的衍射 巴俾涅原理 巴俾涅原理 一对互补光屏（透光区域相反）的透光面积分别为ΣA和ΣB，有Σ 0= ΣA+ Σ