医用物理学 第2版 课件 11-2 光的衍射.ppt

k=0,1,2,3…光栅方程设每个缝发出的衍射角为?的光(对应于屏上的P点)的振幅为A0P点为主极大时:1.明纹(主极大)条件：各级主极大的光强相同形成暗纹，各矢量必须首尾相连，形成正多边形，合振幅为零，强度为零归纳法2.暗纹条件：暗纹条件：oP焦距f缝平面G观察屏透镜L??dsin?d?*不计缝宽时，N个等间距缝多光束干涉明暗纹条件：光路几何关系：3.条纹位置和特点：主极大明纹的位置:当时，为中央明纹（或第零级明纹）当时，为第一级明纹两相邻明纹间距:0?/d-(?/d)-2(?/d)2?/d0?f/d2?f/d-?f/d-2?f/dI0Isin?光强曲线如N=4,k=1,2,3,5,...,相邻主极大明纹间有三个极小:0?/d-2(?/d)2?/d?f/4d-(?/d)II0sin?N=4光强曲线-(?f/4d)相邻主极大间有N-1个暗纹，相邻主极大间有N-2个次极大次极大明纹宽度为暗纹的位置:光栅中狭缝条数越多，明纹越亮、越细.(a)1条缝(f)20条缝(e)6条缝(c)3条缝(b)2条缝(d)5条缝二、单缝衍射的影响光栅衍射图样是由来自每一个单缝上许多子波以及来自各单缝对应的子波彼此相干叠加而形成。因此，它是单缝衍射和多缝干涉的总效果。sin?I多缝干涉sin?I单缝衍射第十一章波动光学河南科技大学物理工程学院第十一章波动光学河南科技大学物理工程学院§11.2.1惠更斯—菲涅耳原理一.光的衍射现象1.现象2.衍射光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播,出现明暗相间的条纹的现象.衍射屏观察屏光源(剃须刀边缘衍射)三角形方形孔六边形单缝二.惠更斯—菲涅耳原理同一波前上的各点发出的都是相干子波。各子波在空间某点相遇后产生相干叠加，形成衍射条纹。??惠更斯指出：波面上任一点都可看做发射球面子波的波源。可以解释，当光线遇到障碍物时会偏离直线传播出现明暗相间的条纹？菲涅耳发展：问题:光为什么会偏离直线传播，又为什么会出现明暗相间的条纹呢？干涉和衍射的区别：干涉通常是有限条光线的相干叠加，衍射是无穷条光线的相干叠加。(远场衍射)2.夫琅禾费衍射(近场衍射)1.菲涅耳衍射三.光的衍射分类光源O,观察屏E(或二者之一)到衍射屏S的距离有限的衍射。光源O,观察屏E到衍射屏S的距离均为无穷远的衍射。(菲涅耳衍射)无限远光源无限远相遇(夫琅禾费衍射)平行光衍射§11-2.2夫琅禾费单缝衍射一.典型装置的光程差：假设a为缝AB的宽度，对衍射角为θ的一组平行光，过B做AP的垂线，则：(单缝夫琅禾费衍射典型装置)*x是P点到屏中心的距离，对应的θ角称为P点的角位置。最大光程差·θ1′122′半波带半波带121′2′二.菲涅耳半波带法λ/2C半波带：把狭缝分成若干个窄带，使相邻带里面的衍射角为θ的光传播到屏上对应点P时的光程差为λ/2。1.假设对某个P点，狭缝可分为两个半波带两个半波带aAB半波带半波带P两个“半波带”上发的光在P处干涉相消形成暗纹。即时,P点处形成暗纹。当时,可将缝分成三个“半波带”,形成明纹。—明纹(中心）θ越大，半波带面积越小，光强越小。—暗纹缝可分成偶数个半波带时，即：缝可分成奇数个半波带时，即：aλ/2ABθPaλ/2θABP当可将缝分成四个“半波带”时,即,形成暗纹。—中央明纹(中心)不能分成整数个半波带，则P点介于最明与最暗之间光强分布曲线0衍射条纹分布三.旋转矢量法（矢量合成法）对应的最大相位差：相邻窄带光线的光程差：对应的相位差：所以，问题转化为：N个同方向同频率简谐运动的合成。把狭缝分成N个等间距的窄带，每个窄带发出的衍射角为θ的一组平行光，经透镜汇聚于屏上的P点，则该组光线中最大光程差为：aθABδN个等间距的窄带P相邻两个简谐振动的的相位差为：AA1??’要解决的问题:N个同方向同频率简谐运动的合成。RA△Φ△Φ分析讨论：N个振动对应的最大相位差：1）光线沿直线传播的情况，会聚到屏中央振幅最大，形成明纹——中央明纹2）——形成暗纹