181单缝衍射.ppt

* 乔治。修拉:法国人，新印象主义的创始者和卓越代表，创作时间1884～1886 ，画作现保存在美国，芝加哥美术学院 17.6 迈克耳孙干涉仪 一、结构及原理 a b a b 利用分振幅法产生的双光束干涉仪 补偿板的作用? 当 每平移 时，将看到一个明（或暗）条纹移过视场中某一固定直线，条纹移动的数目 N 与 镜平移的距离关系： 可见：若波长已知，可测得微小位移； 若测得微小位移，可求得波长。 二 应用 例 在迈克耳孙干涉仪中， 反射镜移动0.2334mm的距 离时，可以数出移动了792条条纹，求所用光波长。 解：由条纹移动的数目N 与 镜平移的距离关系 可得 解： E S M1 M2 G1 G2 L 例 ：迈克尔逊干涉仪两臂中分别加入20cm长的玻璃管，一个抽成真空，一个充以一个大气压的氩气，今以汞光线（ ）入射干涉仪，如将氩气抽出，发现干涉仪中条纹移动了205条，求氩气的折射率。 第18章 光的衍射 光绕过障碍物偏离直线传播，使光的强度重新分布的现象-----称光的衍射。 18.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 一、光的衍射现象 依照光源 、缝（孔） 、屏 三者的相对位置， 光的衍射又分为菲涅耳衍射和夫琅和费衍射 之间的距离都在有限远，或其中一个在有限远。 菲 涅 耳 衍 射 夫琅和费衍射 之间的距离都在无限远，或屏放在透镜焦平面。 二、惠更斯-菲涅耳原理 惠更斯原理：波在媒质中到 达的各点都可看作发射子波的 波源，其后任一时刻，这些子 波的包络面就是该时刻新的波 阵面。 2 菲涅耳原理: 波阵面上任一点 均可视为能发射子波的波源， 波阵面前方空间某点处的光振 动取决于到达该点的所有子波 的相干叠加。也称惠更斯-菲涅 耳原理。 dS 面元的子波在 P 点引起的光振动： 光源S 波阵面 S 在 P 点引起的合振动： P 点的光强： 假设：P 点的光振幅 E 正比于 , 反比于 , 与 有关 菲涅耳假设：当 时， ，所以 称倾斜因子 子波为什么不会向后传播 ? 18.2 单缝衍射 一 、单缝夫琅和费衍射 光源在透镜L1 的 物方焦平面 接收屏在L2 的 象方焦平面 1 定性解释： 单缝上任一点都可看作新的子波波源，各子波发出的方向相同的平行光经透镜会聚于屏幕上 ( 焦平面上 ) ，形成干涉条纹。 讨论： 1） 屏上中心点 处的光强： 处干涉加强 2）屏上任一点 处的光强： 在该点干涉加强还是 减弱须作定量计算 半波带法：作一些平行于 AC 的平面，使两相邻平面间距为 BC为半波长的奇数倍---P点出现明条纹 BC为半波长的偶数倍---P 点出现暗条纹 2 半波带法作定量计算 最大光程差 相邻半波带所发出的 衍射光在P点干涉相消 1 2 a 中央明纹 第1级次极大 A B C 焦平面 P 第2级次极大 第-1级次极大 第-2级次极大 0 结论： 暗纹 明纹（次极大） 中央明纹（主极大） 中央明条纹的半角宽为： 二、衍射图样的分析 1 中央明纹角宽度： 中央两侧第一暗条纹之间的区域，称做中央明条纹，它满足条件： 2 明条纹线宽度（宽度） 第 级暗纹对应的衍射角： 通常衍射角很小， 1）中央明纹线宽度 注意：条纹在屏幕上的位置与波长成正比 3 若 不 能分成半波带的整数 倍，则 P 点的光强介 于明条纹与暗条纹之 间，即不明不暗。 P 白光：内 -----紫；外----- 红 2） 次级明纹宽度：------ 它等于两相邻暗纹间距 若 则 ， 衍射越明显 4 缝宽对衍射的影响（假定波长、焦距不变 ） 若 ，则 ，无衍射，光直线传播 几何光学可认为是波动光学的极限 若 则 ， 衍射越不明显 例1：用单色平行可见光垂直照射到缝宽为a=0.5mm的 单缝上，在缝后放一焦距f=100cm的透镜，则位于焦平 面的观察屏上形成衍射条纹。已知屏上距中央明纹中心 1.5mm处的P点为明纹。求： (1)入射光的波长 (2)P点的明纹级次和对应的衍射角，以及此时 单缝波面可分出的半波带数 (3)中央明纹的宽度 例2