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波动光学單縫衍射4.5光的衍射現象惠更斯-菲涅耳原理*光的衍射現象*惠更斯-菲涅耳原理*衍射的分類提綱4.6單縫、圓孔夫琅和費衍射4.5光的衍射惠更斯-菲涅耳原理4.5.1光的衍射現象波在傳播過程中遇到障礙物，能夠繞過障礙物的邊緣前進這種偏離直線傳播的現象稱為衍射現象。在衍射現象中，不僅涉及到波的繞彎傳播，而且還涉及到波場能量的重新分佈圓孔衍射單縫衍射**4.5.2惠更斯-菲涅耳原理荷蘭物理學家、數學家、天文學家。1629年出生於海牙。1655年獲得法學博士學位。1663年成為倫敦皇家學會的第一位外國會員。他的重要貢獻有：①建立了光的波動學說，打破了當時流行的光的微粒學說，提出了光波面在媒體中傳播的惠更斯原理。②1673年他解決了物理擺的擺動中心問題，測定了重力加速度之值，改進了擺鐘，得出了離心力公式，還發明了測微計。③他首先發現了雙折射光束的偏振性，並用波動觀點作瞭解釋。④在天文學方面，他供助自己設計和製造的望遠鏡於1665年，發現了土星衛星----土衛六，且觀察到了土星環。惠更斯的主要著作是1690年出版的《論光》，共有22卷。惠更斯：(ChristianHaygen，1629—1695)惠更斯-菲涅耳原理：從同一波陣面上各點所發處的子波，經傳播而在空間某點相遇時，也可以相互疊加而產生干涉現象。：波陣面上面元(子波波源)：時刻波陣面*菲涅爾指出衍射圖中的強度分佈是因為衍射時，波場中各點的強度由各子波在該點的相干疊加決定.點振動是各子波在此產生的振動的疊加.理論推導表明：dS在P點的振動為：S在P點的振動為：夫琅禾費衍射光源、屏與縫相距無限遠縫在實驗中實現夫琅禾費衍射菲涅爾衍射縫光源、屏與縫相距有限遠4.5.3衍射的分類4.6單縫的夫琅和費衍射如圖所示，寬為a的單縫，在光的照射下，位於單縫所在處的波陣面上的各點的子波向各方向傳播，由於透鏡會聚於不同點，從而在屏上形成明暗相間的衍射圖樣。1、單色光垂直入射（1）衍射圖樣的明暗紋條件單縫屏P0點：透鏡不引起光程差，每一條衍射光線的光程相等，所以，在該點干涉加強—明紋。P0稱為中央明紋光強夫琅禾費單縫衍射衍射角（衍射角：向上為正，向下為負.）菲涅爾波帶法半波帶法縫長（個半波帶）干涉相消（暗紋）干涉加強（明紋）（介於明暗之間）個半波帶個半波帶中央明紋中心光強分佈干涉相消（暗紋）干涉加強（明紋）干涉相消（暗紋）干涉加強（明紋）討論（1）第一暗紋距中心的距離第一暗紋的衍射角一定，越大，越大，衍射效應越明顯.第一暗紋的衍射角角範圍線範圍中央明紋的寬度（2）中央明紋（的兩暗紋間）光直線傳播增大，減小一定減小，增大衍射最大單縫寬度變化，中央明紋寬度如何變化？越大，越大，衍射效應越明顯.入射波長變化，衍射效應如何變化?（4）單縫衍射的動態變化單縫上移，零級明紋仍在透鏡光軸上.單縫上下移動，根據透鏡成像原理衍射圖不變.（3）條紋寬度（相鄰條紋間距）干涉相消（暗紋）干涉加強（明紋）除了中央明紋外的其他明紋、暗紋的寬度（5）入射光非垂直入射時光程差的計算（中央明紋向下移動）（中央明紋向上移動）2、白光垂直照射由於白光是由七種顏色的光復合而成，每一種單色光形成的明暗紋的位置對同一級來說是不同的（因為），結果使不同波長的光對同一級形成的條紋錯開，從而形成關於P0對稱的彩色條紋。但對中央明紋來說仍為白色問題：同一級中，哪一條離中央明紋遠，哪一條近？3、圓孔夫琅和費衍射衍射圖樣：中央為明亮的圓斑，周圍是同心的明暗相間的圓環。理論計算證明：亮度分佈曲線如圖所示。亮度定義：由第一個暗環所圍成的中央亮斑為愛裏斑它占整個入射光總光強的84%所以愛裏斑的半角寬度為：Dlq22.11=即：可見：D越小，衍射現象越