单缝衍射和双缝干涉条纹比较.ppt

缝数 N = 5 时光栅衍射的光强分布图 k=1 k=2 k=0 k=4 k=5 k=-1 k=-2 k=-4 k=-5 k=3 k=-3 k=6 k=-6 中 央 亮 纹 次极大 极小值 缝数 N = 5 时光栅衍射的光强分布图 k=1 k=2 k=0 k=4 k=5 k=-1 k=-2 k=-4 k=-5 k=3 k=-3 k=6 k=-6 中 央 亮 纹 次极大 极小值 主极大 亮纹 包络线为单缝衍射的光强分布图 例：设有一单色平面波斜射到宽度为a的单缝上，求各级暗纹的衍射角? ? ? A B D C 例：如图，一雷达位于路边15m米处，它的射角与公路成150角。假如发射天线的输出口宽度a=0.1m，发射的微波波长是18mm，则在它的监视范围的公路长度大约为多少？ 15m 150 d=15m 150 ? ? ?1 ?2 S1 S2 S a=0.1m 三、圆孔的夫琅禾费衍射 实验装置 S * 衍射图样：中央是一个较亮的圆斑，外围是一组同心的明、暗相间的同心圆环。 圆孔衍射 光强分布 λ λ λ 0 I r r r 0.610 1.619 1.116 sin ? 爱里斑：由第一暗环围成的光斑，占整个入射光束总光强的84%，称为爱里斑。 平行光波射到小孔时的衍射现象。 A B ? ? 1 R f r 示意图 爱里斑的半角宽度 ? ： 式中，d、r 为圆孔直径、半径。 第一级暗环的衍射角 ? 1 满足： ?半角宽 半径： A B ? ? 1 R f r 四、 光学仪器的分辨本领 光学仪器中所用的透镜、光阑相当于一个透光圆孔，对光有衍射。 A、B两物体，通过透镜成像，产生衍射现象，A、B的像对应于两个爱里斑 。 d * * 爱里斑 A B ? 能分辨 不能分辨 恰能分辨 爱里斑 最小分辨角 瑞利判据：当一个像点的爱里斑的中心刚好与另一个像点衍射图样的第一级暗环位置重合时，两个物点恰好能为这一光学仪器所分辨。 瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中 央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第 一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好 能为这一光学仪器所分辨。 恰 能 分 辨 不 能 分 辨 能 分 辨 时，两物恰能辨。 当： 时，两物体不可分辨。 当： d * * 爱里斑 A B ? 1 定义：光学仪器的最小分辨角 光学仪器的分辨率 提高光学仪器分辨率的方法： （1）增大仪器口径。如大口径 的天文望远镜。 （2）减小照射物体的光波波长。 如电子显微镜。 例：设人眼在正常照度下的瞳孔为3mm，而在可见光中，人眼最灵敏的波长550nm，问（1）人眼的最小分辨角有多大？（2）若物体放在距人眼25cm处，则两物点间距为多大时才能被分辨？ 解：（1） （2）设两物间距为X 只考虑单缝衍射强度分布 只考虑双缝干涉强度分布 单缝调制的双缝干涉条纹强度分布 屏上的强度为单缝衍射和缝间干涉的共同结果。 结论： 五. 再谈扬氏双缝实验 §2 光栅衍射 一、光栅 光栅：由大量等宽、等间 距的平 行狭缝组成的光学元件。 透射光栅 反射光栅 a b a : 透光缝宽。 b : 缝间不透明部分宽度。 —光栅常数。 相邻两缝的光程差： A1 A2 A3 A4 A5 A6 ? P N=6 二、光栅方程 （1）明纹： A1 A2 A3 A4 A5 A6 AP 2k? 光栅方程： k : 主极大级数。 （2）暗纹（0 ~ 2?之间） A1 A2 A3 A4 A5 A6 五条暗纹 暗纹条件： 推广到N狭缝 但是 暗纹方程 相邻的主明纹之间有 N-1 条暗纹。 结论： 相邻的主明纹之间有 N-2 条次明纹。 （3）次明纹 讨论： （1）光栅衍射是单缝衍射和缝间光线干涉两种效应的叠加，亮纹的位置决定于缝间光线干涉的结果。 缝数 N = 5 时光栅衍射的光强分布图 k=1 k=2 k=0 k=4 k=5 k=-1 k=-2 k=-4 k=-5 k=3 k=-3 k=6 k=-6 包络线为单缝衍射的光强分布图 中 央 亮 纹 主极大 亮纹 * 第十八章 光的衍射 波的衍射 光的衍射：光能绕过障碍物 偏离直线路径传播的现象。 要求其线度与光的波长同量级 衍射屏 观察屏 光源 (剃须刀边缘衍射) §1 光的衍射现象，惠更斯-菲涅耳原理 一、实验现象 （1）单缝衍射 K a b 光源 （1）K缝很大，? K的几何投影ab （2）K减少， ? ab减少 （3）K减少到一定程度 明暗相间的条纹 衍射 缝较大时， 光是直线传播的 缝很小时， 衍射现象明显 阴 影 屏幕 屏幕 §1 光的衍射现象，惠更斯-菲涅耳原理 一、实验现象 （1）单缝衍射 （2）圆孔衍射 圆孔的夫琅禾费衍射 S * 实验装置 二、惠更斯