什么是光的衍射.ppt

判断缺级条件 思 考： 光栅光谱 复色光照射光栅时，谱线按波长向外侧依次分开排列，形成光栅光谱。 光栅分光镜 光栅光谱 0级 1级 2级 -2级 -1级 3级 -3级 白光的光栅光谱 光栅作为获得衍射光谱的一种重要元件，在各个领域内都有广泛的应用。 例 利用一个每厘米刻有4000条缝的光栅，在白光垂直照射下，可以产生多少完整的光谱？问哪一级光谱中的哪个波长的光开始与它谱线重叠？ 解 : 设 对第k级光谱，角位置从 到 ，要产生完整的光谱，即要求 的第(k+1)级纹在 的第k级条纹之后，亦即 根据光栅方程 由 或 得 所以只有 才满足上式，所以只能产生一个完整的可见光谱，而第二级和第三级光谱即有重叠出现。 设第二级光谱中波长为 的光与第三级中紫光开始重叠，这样 * §11—4 光的衍射 回顾所学: 1. 什么是光的衍射? 2. 光的衍射具有哪些特点? 3. 单缝衍射和圆孔衍射的条纹特点? 一. 光的衍射现象 * S 衍射屏 观察屏 a ? ? ? 10 - 3 a 光在传播过程中,绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象,称为光的衍射现象。 ? * S 衍射屏 观察屏 L? L 小孔衍射 单缝衍射 光的衍射现象 光的衍射可分为两类:即菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 菲涅耳衍射 菲涅耳衍射是指当光源和观察屏，或两者之一离障碍物（衍射屏）的距离为有限远时，所发生的衍射现象。 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 光源 ? · 观察屏 衍射屏 1 菲涅耳衍射 夫琅禾费衍射 夫琅禾费衍射指光源和观察屏离障碍物的距离均为无限远时，所发生的衍射现象。 * S · p 1 衍射屏 观察屏 光源 2 夫琅禾费衍射 惠更斯—菲涅耳原理 ⒈惠更斯原理：在波的传播过程中，波阵面（波面）（相位相同的点构成的面）上的每一点都可看作是发射子波（次波）的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包迹就成为新的波阵面。 · · · a · ⒉ 惠更斯原理可定性地说明衍射现象，但不能解释光的衍射图样中光强的分布。 3、 菲涅耳假定：波在传播过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，产生相干叠加。 4、 菲涅耳还指出： ⑴ 波面是一个等位面，其上各点相位相同。 ⑵ 次波在P点的振幅与距离r成反比。 ⑶ ds面元所发出的次波的振幅与ds面积成正比。且随ds面元的法线与r之间的夹角 θ 增大而减小。 单缝的夫琅禾费衍射 光路图 ：缝宽 S: 单色线光源 ? : 衍射角 * S f f ? a ? ? 透镜L? 透镜L · p A B 缝平面 观察屏 0 δ —— 中央明纹(中心) 单缝的两条边缘光束 A→P 和B→P 的光程差，可由图示的几何关系得到： 光程差计算 * S f f ? a ? ? · p A B 0 δ a θ 1′ 2 B A 半波带 半波带 1 2′ 两相邻半波带上对应点发的光在P 处干涉相消形成暗纹。 λ/2 半波带 半波带 1 2 1′ 2′ 当 时，可将缝分为两个“半波带” 1.菲涅耳半波带法 衍射图样的讨论 在波阵面上截取一个条状带，使它上下两边缘发的光在屏上p处的光程差为 ，此带称为半波带。 λ/2 当 时,可将缝分成三个“半波带” P 处近似为明纹中心 a λ/2 θ B A 当 时,可将缝分成四个“半波带” a B A θ λ/2 P 处干涉相消形成暗纹 ——暗纹 ——明纹(中心) ——中央明纹(中心) 上述暗纹和中央明纹(中心)的位置是准确的，其余明纹中心的实际位置较上稍有偏离。 2.明暗纹条件 由半波带法可得明暗纹条件为： 3. 衍射图样的特点 衍射图样中各级条纹的相对光强如图所示. ? /a -(? /a) 2(? /a) -2(? /a) 0.047 0.017 1 I /