大学物理教案chap14-4(精品·公开课件).ppt

* 光的衍射 波的叠加原理 干涉现象 惠更斯-菲涅耳原理 衍射现象 二者关系？ 光偏离直线传播路径进入几何阴影区，并形成光强非均匀稳定分布。 波遇到障碍物时，绕过障碍物进入几何阴影区。 一、 衍射现象 §14.3 光的衍射 二、菲涅耳原理 1、 惠更斯原理 波面上的每一点均为发射子波的波源，这些子波的包络面即新的波阵面 成功：可解释衍射成因，用几何法作出新的波面， 推导反射、折射定律 不足：不能定量说明衍射波的强度分布 障碍物 入射波 衍射波 2、 菲涅耳原理 ? 对子波的振幅和相位作了定量描述 波面上各面元 —— 子波源 r P S ? dS n ? 空间任一点振动为所有子波在该点相干叠加的结果 合振动： 衍射本质： 子波的相干叠加 有限个分立相干波叠加 —— 干涉 无限多个连续分布子波源相干叠加 —— 衍射 倾斜因子： 子波： 3. 衍射分类 菲涅耳衍射(近场衍射)： 夫琅和费衍射(远场衍射): 波源 ———— 障碍物 ———— 屏 无限远 无限远 即平行光衍射 信息光学(现代光学分支) （或二者之一有限远） 波源 ———— 障碍物 ———— 屏 距离 有限 距离 有限 L1 L2 三. 单缝夫琅和费衍射 屏幕 I 1、 装置: S L1 L2 a 缝宽a: 其上每一点均为子波源，发出衍射光 衍射光线与波面法线夹角 中央明纹中心 P处光强可由菲涅耳公式计算 介绍确定P光强的两种简便方法 2、 菲涅耳半波带法（半定量方法） 对应的单缝a被分为 n个半波带 B a x f ? P A . . C ? . A1 ? 2 . . . . . . A3 A2 对应中央明纹中心 n为偶数： 两两相消， 屏上相聚点为暗纹 n为奇数: 剩下一个半波带中的衍射光线未被抵消 对应的屏上相聚点为明纹中心 对应非明、暗纹中心的其余位置 B a x f ? P A . . C ? . A1 ? 2 . . . . . . A3 A2 I sin? 0 *明暗纹条件： 中央明纹中心 各级明纹中心 暗纹 注意： 二者明暗纹条件是否相互矛盾? max a ? 讨论 ? 双缝干涉中 单缝衍射中 明 暗 0 中央明纹中心 明 暗 中央明纹 一级明纹 二级明纹 一级暗纹 二级暗纹 三级暗纹 ? 单缝衍射明暗纹条件中k值为什么不能取零？ 暗纹公式中 为中央明纹中心，不是暗纹 明纹公式中 仍在中央明纹区内 不是明纹中心 ? 计算衍射条纹角宽度 中央明纹中心 暗纹 明纹 f a I ? 中央明纹 其余明纹 ? 计算衍射条纹线宽度 中央明纹 其余明纹 ? 条纹亮度分布是否均匀，为什么？ 中央明纹集中大部分能量，明条纹级次越高亮度越弱。 I 屏幕 中央明纹中心: 全部光线干涉相长 一级明纹中心: 二级明纹中心: 由菲涅尔波带法： 衍射显著 光强太弱 衍射不明显 直线传播 白光照射，中央白色，其余明纹形成内紫外红光谱，高级次重叠 浸入液体中、条纹变密 ? 单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？ 越大， 越大，衍射效应越明显. 入射波长变化，衍射效应如何变化 ? 若是平行光非垂直入射，得出光程差公式和明暗纹条件 a ? ? a ? ? 中央明纹中心 暗 明 3.振幅矢量叠加法（定量） 每条光线在屏上引起光振动振幅相等 将a划分为N个等宽 的狭窄波带，设每个波带 内能量集中于图中所示光线 两相邻光线相位差 两相邻光线光程差