第23章光的衍射2010.ppt

*(2).暗纹条件： 相邻主极大间有N－1个暗纹和N－2个次极大. 谱线窄. 如下图所示: 例：N=6,当 合振动的振幅为0 例 N = 4,有三个极小 极小:1 次明纹:0 N=2 极小:3 次明纹:2 N=4 极小:5 次明纹:4 N=6 光栅缝数越多,暗区越宽,明纹越窄 0 ? -? -2? 2? I I0 dsin? N = 4 光强曲线 ?/4 -?/4 *(3).多缝干涉光强曲线(N=4) * 光的衍射 Diffraction of light §23.1 光的衍射和惠更斯-菲涅耳原理 一. 光的衍射 1.现象: * S 衍射屏 观察屏 a ? 2.定义: 光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象. ? * S 衍射屏 观察屏 L? L 二.夫琅和费衍射和菲涅耳衍射 1.菲涅耳衍射 衍射屏离光源或接收屏的距离为有限远时的衍射——近场衍射。 2.夫琅和费衍射 衍射屏距离光源和接收屏的距离都是无限远的衍射——远场衍射。 三.惠更斯——菲涅耳原理 Huygens原理?传播方向 强度分布？ Fresnel补充： “……，波场中任一点的强度由各子波在该点的相干叠加决定。” 惠－菲原理 ? 波的传播方向及强度分布 衍射的本质：同一波阵面各点发出的子波在障碍物几何阴影区相干叠加 §22.2.单缝的夫琅和费衍射 一.实验装置和衍射图样 二.菲涅耳波带法 f a ? ? 透镜L · B A 缝平面 观察屏 P0 δ P C 光程差： 将AB波阵面分成许 多等面积的波带 ——半波带 BC=asinθ a θ 1′ 2 B A 半波带 半波带 1 2′ λ/2 当 时，(k=1)可将缝分成三 个“半波带” P处近似为明纹中心 k=1 1级明纹 两个“半波带”上发的光在 P处干涉相消形成暗纹。 当 时(k=1 )，可将缝分为两个“半 波带” k=1 1级暗纹 形成暗纹。 当 时,可将缝分成四个“半波带”, k=2 2级暗纹 半波带的数目随?角的不同而改变 衍射角为?的光线的相干叠加 ? p点处的光振动 ? ? · p S * f ? 透镜L? 透镜L a A B 缝平面 f 观察屏 0 δ 0.047 0.017 0.047 0.017 ? 三.条纹特点 ——暗纹 1.明暗纹条件 ——明纹 当θ满足-λasinθλ的范围，为中央明纹（中 央主极大）。 2.光强分布曲线： ? /a -(? /a) 2(? /a) -2(? /a) sin? 0.047 0.017 1 I / I0 0 相对光强曲线 0.047 0.017 中央明纹 3）白光照射，中央明纹仍为白色，两侧对称分布 形成衍射光谱。 3.条纹特点 1）中央明纹最亮，其宽度为其它次极大的两倍； 2）次极大光强明显减小，且随k增大而光强减弱 1.暗纹(极小) : 2.明纹(次极大): 四.条纹位置 Δx 0 x1 x2 Δx0 f ?1 --角位置 --线位置 --角位置 --线位置 3. 条纹宽度 中央明纹宽度： 其它明纹宽度： ①?x0=2?x ②若缝宽 a ? , 则?x?0, 衍射消失. 设 f=50cm 若 a=102? ? ?x=5 mm a=103? ? ?x=0.5 mm a=104? ? ?x=0.05 mm Δx 0 x1 x2 Δx0 f ?1 λ一定，a越小，Δx0半?,衍射作用越显著； aλ（ a? ， λ ?), Δx0半→0时，光线直线传播，波动光学→几何光学 a一定， λ越大，Δx0半?,衍射作用越显著； 通常用中央亮纹的半线宽的大小来描述衍射效应的强弱， 单缝衍射：a~0.1 mm (~200?) 例1: 在单缝衍射中，?=600nm, a=0.60mm, f=60cm, 则中央明纹宽度为 ，两个第三级暗纹之间的距离为 。 解： ⑴ ⑵ 0 d 例2: 在单缝衍射中，若使单缝和透镜分别稍向上移，则衍射条纹将如何变化？ 答： ⑴若单缝上移，衍射光束向上平移，但经透镜聚焦到屏幕上的位置不变，故条纹不变。 ⑵若透镜上移，衍射光束经透镜聚焦到屏幕上的位置也上移，条纹向上平移。 f a ? ? 透镜L · B A 缝平面 观察屏 P0 δ P C 例3：已知单缝