光的衍射课件.pptxVIP

1光的衍射（interferenceoflight）

2光的干涉和衍射现象都说明光具有波动性。波在传播过程中遇到障碍物时,能够绕过障碍物的边缘前进,这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象。例如,水波可以绕过闸门,声波可以绕过门窗,无线电波可以绕过高山等,都是波的衍射现象。当光遇到障碍物,且障碍物的大小与光波波长相比拟时,也将发生衍射现象。惠更斯—菲涅耳原理是研究衍射的理论基础，用菲涅耳半波带法讨论单缝夫琅和费衍射是本章的主要内容，其次还要讨论光栅衍射，光栅缺级等内容。

31.光的衍射现象1803年，杨氏在太阳光线的途中放置一根1/30寸硬纸条，观察纸条投射到墙上的影子，发现除了在影子两侧出现了彩色的带外，影子本身也被分成若干条这样的带子，带的数目与硬纸条到影子的距离有关，且影子中央总是呈白色的。§1光的衍射现象、惠更斯-菲涅耳原理针和细线的衍射条纹障碍物是针和细线的衍射小孔是单缝的衍射线光源单缝衍射点光源单缝衍射

4单缝衍射三角孔衍射矩形孔衍射方形孔衍射正多边形孔衍射网格衍射圆形孔衍射

5衍射—即光线偏离直线路径的现象光能绕过障碍物进入几何阴影区，并出现光强的不均匀分布。2.菲涅耳衍射和夫琅禾费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。光源障碍物几何阴影区

6夫琅和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。夫琅和费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。菲涅耳衍射光源?·观察屏衍射屏·p观察屏衍射屏*S光源

7波传到的任何一点都是子波的波源，各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。惠更斯菲涅耳3.惠更斯—菲涅耳原理：倾斜因子沿原波传播方向的子波振幅最大子波不能向后传播惠更斯-菲涅耳原理的数学表示：

8这个积分式原则上能解决一切衍射问题甚至一切传播问题。但由于波面形状的任意性使得积分难积，只有有限的情况下才能积分出来。积分计算相当复杂（超出了本课范围），下节将介绍菲涅耳提出的一种简便的分析方法——半波带法.它在处理一些有对称性的问题时，既方便，物理图象又清晰。

9§2夫琅和费单缝衍射夫琅和费衍射：障碍物距光源、屏均为无限远。显然：入射光、衍射光?平行光束。（透镜）透镜不附加新的光程差?*Sff?a??透镜L?透镜L·pAB缝平面观察屏0δ

10550nm650nm450nm相对光强023qasinl-11-112223--3-3-l缝宽一定,波长越长,则各级衍射角越大,中央明纹越宽.波长波长因素

111.衍射图样主要规律如下：(2)缝a越小，条纹越宽（即衍射越厉害）。(3)波长?越长，条纹越宽（即有色散现象).(1)中央亮纹最亮，其宽度是其他亮纹的两倍；其他亮纹的宽度相同，亮度逐渐下降。

122.衍射公式AB?aA,B两条平行光线之间的光程差BC=asin?.asin?C?作平行于AC的平面,使相邻平面之间的距离等于入射光的半波长.（位相差?）如图把AB波阵面分成AA1，A1A2，A2B波带.A1A2两相邻波带对应点AA1中A1和A1A2中A2，到达P点位相差为?，光程差为?/2。所以任何两个相邻波带所发出的光线在P点相互抵消.当BC是?/2的偶数倍，所有波带成对抵消，P点暗，当BC是?/2的奇数倍，所有波带成对抵消后留下一个波带，P点明。

13结论：

14?0f03.图象特点

15其余各级明纹的宽度,通常看作是相邻两条暗纹之间的距离.

16明纹是由一个半波带产生的,所以明纹强度随衍射级次的增加而逐渐减少，衍射级次越高,对应的?角越大,BC=sin?也越大,单缝被截出的半波带数目越多,每个半波带的面积越小,其单独存在时在光屏上产生的光阵动越弱.

17a???时,?角很小,各级条纹集中在中央明纹附近,分辨不清,单一明条纹?几何光学。5.狭缝宽度对衍射图象的影响衍射现象不明显，可作几何光学处理；

18例：水银灯发出的波长为546nm的绿色平行光，垂直入射于宽0.437mm的单缝，缝后放置一焦距D为40cm的透镜，试求在透镜焦面上出现的衍射条纹中央明纹的宽度。解：两个第一级暗纹中心间的距离即为中央明纹宽度，对第一级暗条纹（k=1)求出其衍射角中央明纹的角宽度式中?1很小透镜焦面上出现中央明纹的宽度中央明纹的宽度与缝宽a成反比，单缝越窄，中央明纹越宽。

19例：在夫琅和费单缝实验中，垂直入射的平行单色光波长为?=605.8nm，缝宽a=0.3mm，透镜焦距f=1m。求：(1)第二级明纹中心至中央明纹