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第3章 光的衍射（Diffraction of Light） 3.1 衍射现象 3.3 夫琅禾费单缝衍射 3.4夫琅禾费单圆孔缝衍射和光学仪器的分辨本领 3.6 X射线衍射 #3.10 傅里叶光学大意 # 3.8 相衬显微镜 # 3.7 全息术原理 3.2 惠更斯-菲涅尔原理 3.5 衍射光栅 #3.9 纹影法 第3章 光的衍射（Diffraction of Light） 3.1 理解惠更斯—菲涅耳原理。 3.2 掌握“半波带法”分析单缝夫琅禾费衍射条纹的分布规律。 3.3 掌握光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线位置。 3.4 了解圆孔衍射、X射线衍射的基本规律和主要结论。 教学目的及基本要求 3.1 光的衍射现象  小孔不透明小圆板 第3章 光的衍射（Diffraction of Light） 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。 障碍物的线度与光波波长量级相近 （远场衍射) (2) 夫琅禾费（Fraunhoffer）衍射 （近场衍射) 菲涅耳（Fresnell）衍射 ——常常利用透镜实现。 分类: 二、 光的衍射特征： 光不仅能绕过障碍物传播， 而且还能产生明暗相间的条纹. 3.2 惠更斯-菲涅尔原理 波阵面上各点都看成是子波波源， 衍射时波场中某一点的强度 由各子波在该点的相干叠加决定。 3.2 惠更斯-菲涅耳原理（Huygens-Fresnell Principle） 波传到的任何一点都是子波源，发出的子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。 · · P Q dS f ( ): 方向因子 振幅为 （≥0） 表明不存在后退的次波。 比例系数 P 处波的强度： 3.3 单缝的夫琅禾费衍射 研究衍射规律 的三种方法 菲涅耳半波带法 （近似法） 振幅矢量合成法 ——分析强度 根据菲涅耳原理数学表达式讨论的方法 3.3 单缝的夫琅禾费衍射 一、装置与光路图 * S 透镜L 透镜L · p A B 缝平面 观察屏 0 (缝宽) S: 单色光源  : 衍射角 §4.2 单缝的夫琅禾费衍射 一、装置与光路图 * S 透镜L 透镜L · p A B 缝平面 观察屏 0 (缝宽) S: 单色光源  : 衍射角 —— 中央明纹(中心) 讨论到达p点各子波的光程差 中央明纹(0级) 其它方向各子波的相干如何考虑 ? 回忆： 双缝干涉规律 单色光入射 波程差： 条纹分布规律 特点:到达p点两个子波的相干 思考:到达p点多个子波的相干如何考虑？ 3.3 单缝的夫琅禾费衍射 一、装置与光路图 * S 透镜L 透镜L · p A B 缝平面 观察屏 0 二、半波带法（定性方法） (缝宽) S: 单色光源  : 衍射角 —— 中央明纹(中心) 讨论到达p点各子波的光程差 中央明纹(0级) 缝边缘处衍射线光程差： 1′ 2 半波带 半波带 1 2′ —两个“半波带”上所发的光在 p处干涉相消， p 处近似为明纹中心 λ/2 可将缝分为两个“半波带” 形成暗纹。 可将缝分成三个“半波带” 1级暗纹 1级明纹 . . . . =λ 1与1’光程差为λ/ 2 ___干涉相消 __p处又形成暗纹 ——暗纹中心 ——明纹中心 ——中央明纹(中心) 一般情况： 可将缝分成四个“半波带” 2级暗纹 __p处形成暗纹 注意 ： 1)正负号表示各级明暗条纹对称分布在中央明纹两侧。 2)单缝分成非奇非偶个半波带， 介于明纹中心和暗纹中心之间的区域。 思考 ： 明纹和暗纹公式中的k为什么不能取0? 解： 第3级明纹 7个半波带 第7级暗纹 明纹 ( N0 很大 ) s 首先将缝平面等分成N0个宽度为Δs 的波带 计算相邻波带的光程差 相位差 每个窄带发的子波在p点振动的振幅几乎相等 p处的光振动是N个同方向、同频率、同振幅(A)、初位相依次差一个恒量Δ 的简谐振动的合成。 三、光强分布 用振幅矢量合成法导出光强公式 ( N0 很大 ) s 首先将缝平面等分成N0个宽度为Δs 的波带 计算相邻波带的光程差 相位差 p处的光振动是N个同方向、同频率、同振幅(A)、初位相依次差一个恒量Δ 的简谐振动的合成。 三、光强分布 用振幅矢量合成法导出光强公式 透镜 f p x 缝平面 缝宽a B 0 观测屏 首尾窄带发的子波光程差： 相位差： Δ p处的光振动是N个同方向、同频率、同振幅(A)、初位相依次差一个恒量Δ 的简谐振动的合成。 当N  时： —N个相接的折线将变为一个圆弧。 R A0 总弧长A0=N0ΔA 首尾窄带发的子波光程差： 相位差：  中心处。 总振幅： Δ p处的光振动是N个同方向、同频率、同振幅(A)、初位相依次差一个恒量Δ 的简谐振动的合成