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光学 引言 第1章 光的干涉 第2章 光的衍射 第3章 光的偏振 2012/5/282012/5/28 11 第2章 光的衍射 §1 光的衍射现象 §2 惠更斯—菲涅耳原理 §3夫琅禾费单缝衍射 §4夫琅禾费圆孔衍射和爱里斑 §5 衍射光栅 §6 全息照相 2012/5/282012/5/28 22 §1. 光的衍射现象 光的衍射：当光波遇到障碍物时，会偏离几何光学的直线 传播而绕行的现象称为光的衍射(diffraction of light). 缝宽为a ? 缝宽a~λ时，光可绕过障碍物前进，并在障碍 物后方形成明暗相间的衍射条纹。 2012/5/282012/5/28 33 障碍物开口越小，衍射现象越显著； 波长越长，衍射现象越显著。 当狭缝宽度在0.5mm以上时，缝越窄亮斑也越窄； 当狭缝宽度在0.5mm以下时，缝越窄中央亮条越宽， 整个亮斑范围越宽，亮纹间距越大。 2012/5/282012/5/28 44 衍射现象举例 圆孔衍射现象 手指缝，眼皮缝都可观察衍射 2012/5/282012/5/28 55 圆盘衍射 在圆盘几何阴影中部出现亮斑，在边缘附近出现明暗相 间的条纹。 2012/5/282012/5/28 66 矩孔衍射 光束在衍射屏的哪一个 方向上受到了限制，衍 射图样就会沿该方向扩 展；光孔线度越小，对 光束的限制越厉害，则 衍射图样越扩展，衍射 效应越显著。 从(a)~(f)矩孔的孔径 逐渐减小，衍射图 案也逐渐变化，从(a) 时的菲涅尔衍射过 渡到(f)时的夫琅禾 费单缝衍射。 2012/5/282012/5/28 77 §2 惠更斯—菲涅耳原理 （处理衍射的理论基础） 惠更斯原理：说明了光的直线传播、折射、反射，但是不能 说明衍射现象及强度分布。 惠更斯原理的不足：没有回答光振幅的传播问题；没有回答 光相位的传播问题。 杨氏双缝实验，提了光波干涉的思想。 菲涅耳继承了惠更斯的次波概念，吸取光波干涉概念，经过 补充和发展提出次波相干叠加的概念，建立了统一的衍射分 析的理论框架——惠更斯—菲涅耳原理 2012/5/282012/5/28