波动光学之衍射.pptVIP

2、现象 在屏上得到一组明暗相间的条纹，中央条纹最亮、最宽，是 其它条纹的两倍。 点光源 缝光源 二、定量计算 b B B θ 讨论任意方向的 衍射，计算用惠更 斯—费涅耳原理 N M X O P 1、P点的光强 （1）单缝处：任意波带发出的次波的振动方程 M到P与O到P之间的光程差为 （2）N点的光振动 （3）P点的振幅 令 2、衍射花样分布 （1）对屏上任意一点P的光强取决于θ角， θ角相同的各点 在屏上处于同一条纹，条纹平行于狭缝 （2）中央最大值 中央时亮条纹 （3）最小光强位置 暗条纹 （4）次最大位置 光强也取极大值 注意第一最小 π 1.43π 2.46π I / I0 0 相对光强曲线 2π 3π u 3、衍射花样的特征 （1）中央最大值的光强最大，次最大远小于中央最大值， 且随K值的增大而减小，中央亮条纹的宽度是次最大的两倍。 （2）角宽度 亮条纹对透镜中心的张角，中央亮条纹是以 的暗条纹为界的。 其余亮条纹 （3）暗条纹是等间距的，但次最大不等间距，只是近似地相等 （4） 衍射花样压缩为一条亮线 说明逢愈小，衍射范围就愈大，在b与 相比拟时，衍射 花样最显著。 （5）衍射反比定律 物理意义 限制和扩展 放大（光学变换放大） （6）入射光为复色光 中央亮条纹为白色，两边为彩色条纹，彩色条纹看到的 级数很少。为什么? ? 衍射屏 观察屏 ?1 f 透镜L §5夫琅和费圆孔衍射 一、实验装置及现象 1、装置 和单缝衍射比较只是把 单缝换成了圆孔 2、现象 得到一组明暗相间的同心圆条纹，中央条纹最亮。 二、定量分析 1、P点的光强 （R为圆孔的半径） 2、衍射花样的特点 （1）Ip只与 有关，对应与 相同的各点，在光屏上处于 同级条纹。 （2）中央最大值 中央为亮斑 与单缝衍射结果一样 相对光强曲线 1 I / I0 0 0.610 1.116 （3）最小值位置 （4）次最大 sin? 1.22(?/D) 1 I / I0 0 爱里斑 二、爱里斑角半径的物理意义 1、爱里斑：以第一暗条纹为限 的中央亮斑。 角半径：中央亮条纹的半角宽度 线半径 意义 2、物理意义 三、助视仪器的分辩本领 1、分辨本领 瑞利判据 （1）分辨本领 在光学成象问题中， 有两种讨论方法： 几何光学 : （经透镜) 物点 ? 象点 物(物点集合) ? 象(象点集合) 波动光学： (经透镜) 物点 ? 象斑 物(物点集合) ? 象(象斑集合) 刚可分辨 非相干叠加 不可分辨 (2)瑞利判据 对于两个等光强的非相干物点,若其中一点的象斑中心恰好落在另一点的象斑的边缘(第一暗纹处), 则此两物点被认为是刚刚可以分辨。 2、人眼和助视仪器的分辨本领 （1）人眼 在明视距离处能分辨的极限距离 视网膜上能分辨的 极限距离 （2）望远镜的分辨本领 望远镜的分辨本领是以物镜 焦平面上刚能够分辨开的两 个象点之间的直线距离来表示。 望远镜的相对孔径 （3）显微镜的分辨本领 D （4）望远镜和显微镜的分辨本领完全取决于物镜 §6平面衍射光栅 一、平面衍射光栅 1、光栅：任何具有空间周期性的平面衍射屏即能够等宽等 间距地分割波面的装置。 种类：透射式 反射式 一维 二维 三维 透射光栅 d 反射光栅 刻痕 二、光栅衍射花样 1、实验装置和现象 光源 透镜（L1） 光栅（多缝） 透镜（L2） 光屏产生衍射 o P 焦距 f 观察屏 透镜L2 ? ? d ? S 透镜L1 b是透光（或反光）部分的宽度 a是不透光(或不反光)部分的宽度 光栅常量d=a+b （2）现象 可以观察到一系列平行于狭缝的明暗相间的直线条纹， 最亮的条纹称主最大，主最大光强值不等，此主最大亮而 尖锐，相邻主最大之间有N-1个最小值，N-2个次最大。 2、光强公式计算 N条缝衍射的光波在P点引起的振动 ? d ? P点的光强 相邻两缝对应点的位相差 缝间干涉因子 多光束干涉的光强分布，来 源于缝间干涉因子 单缝衍射因子 来自每一个缝的衍射 光栅衍射是单缝衍射和多缝干涉的综合 注意 相邻缝间光束间的位相差 3、衍射花样的特征 （1）缝间干涉因子，决定主最大及次最大的位置当 出现主最大，主最大亮而尖锐，因此最大称衍射光栅的谱线 定域 对主最大的数目进行了限制 而无更高的级次 判断谱线多少的依据 在光栅光谱中，主最大的位置由 决定 注意 （2）单缝衍射因子对主最大起光强调制作