第11章 波动光学-3.ppt

* 光在直线传播过程中，遇到障碍物，绕过障碍物的边缘进入障碍物的几何阴影并出现干涉条纹的现象。 一.光的衍（绕）射 A B 衍射条件：衍射物的尺寸与光的波长相差不大。 1、菲涅耳衍射 根据三者的相对位置把衍射分为两大类： 二. 衍射现象的分类 衍射的最基本实验装置：光源、障碍物（衍射屏）、观测屏 D1 D2 D1和D2至少有一个是有限远的 （近场衍射） 2、夫琅和费衍射 实验室产生的夫琅和费衍射 ——D1和D2都是无限远的 来自无穷远的光源 射向无穷远的光屏 （远场衍射） 三、惠更斯—菲涅耳原理 菲涅耳补充：从同一波阵面上各点发出的子波是相干波，空间某一点处光振动的振幅取决于各子波在该点处的叠加结果。 ——1818年 惠更斯原理：波在介质中传播到的各点，都可以看作发射子波的波源，以后任意时刻，这些子波的包迹（公切面）就是该时刻的波阵面。 ——1690年 可以定性说明光的衍射现象，但不能说明振幅和相位的变化，也解释不了光强分布！ I 四、 单缝夫琅禾费衍射 A B l b 平行单色光垂直入射，位于单缝所在处的波阵面上的子波向各个方向传播。 衍射光按照衍射角度的不同，分为无限多组平行光。每组平行光有无限多组光线，经透镜汇聚后在屏上发生相干叠加，衍射角不同，p点位置不同。 一组对称的，明暗相间，不等宽不等亮的干涉条纹。 1、衍射图样： 2、半波带理论：P108 图12-31 按照某个衍射角（衍射方向）把狭缝分割成若干个波带：使相邻波带相应的点在衍射方向上的光程差为λ/2——半波带 相邻半波带会聚干涉相消 b λ/ 2 B A ? 对应于该衍射方向，狭缝边缘两条光线的光程差最大 狭缝b总共可分割为多少个半波带？ N为偶数—— N为奇数—— N为非整数—— P点为暗 P点为明 P点半明半暗 关于明纹 由于是剩下那个未被抵消的半波带形成的，故分割越多（N越大），剩下的越小，故亮度越弱 —取决于衍射角 3、单缝夫琅禾费衍射的明暗条件 ——暗纹(中心) 由半波带法可得： ——明纹(中心) ——中央明纹中心 k=1，2，3……衍射级次 δ=0，表示所有子波会聚于中心都无光程差，不存在相邻半波带干涉相消，故光强很亮 P f O x C ? (a) (b) 观测屏上条纹的位置x ? 中 央 衍射图样 以O为对称，相互平行、明暗相间的条纹。各级明纹亮度不一，级数越大，亮度越小。 P f O x C ? (a) (b) 条纹宽度 1、中央明纹的宽度：两个一级暗纹中心之间的距离 ——暗纹(中心) *