大学物理 光学 Fruanhofer 衍射.pptVIP

回忆：在讲杨氏双缝干涉时,我们并不考虑每条缝的衍射影响;原因就是双缝干涉时,每条缝非常非常的细.可只考虑干涉，而不用考虑缝的衍射。?当缝极细（）时，sin?1?1，?1??/2I衍射中央亮纹的两端延伸到很远很远的地方,屏上只接到中央亮纹的一小部分(较均匀),当然就看不到单缝衍射的条纹了。注：若a?,则sin?=?/a1,以上的理论分析不成立单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？条纹散开了狭缝宽窄对衍射条纹的影响光通量减少，清晰度变差。波长对条纹宽度的影响，衍射效应越明显.越大:波长越长条纹宽度越宽衍射效应越明显干涉与衍射的本质从本质上讲，干涉与衍射并无区别。都是光波相干叠加的表现。习惯上讲，干涉是指那些有限多的（分立的）光束的相干叠加，而衍射是指波阵面上（连续的）无穷多子波发出的光波的相干叠加。二者常出现于同一现象中。例如，不是极细缝情况下的双缝干涉，就应该既考虑双缝的干涉，又考虑每个缝的衍射。单缝衍射的动态变化根据透镜成像原理,单缝上移，零级明纹仍在透镜光轴上.单缝上下移动:衍射图样不变.？狭缝平移结论中央亮纹最亮，其宽度是其他亮纹的两倍；其他亮纹的宽度相同；亮度逐级下降.(2)缝b越小，条纹越宽。(3)波长?越大，条纹越宽。屏幕屏幕sin??/b0-?/b-2?/b-3?/b2?/b3?/b单缝上下移动，根据透镜成像原理衍射图不变.例、一束波长为?=5000?的平行光垂直照射在一个单缝上。a=0.5mm，f=1m(3)如果在屏幕上离中央亮纹中心为x=3.5mm处的P点为一亮纹，试求(a)该P处亮纹的级数；(b)从P处看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？(b)当k=3时，光程差狭缝处波阵面可分成7个半波带。例一单缝，宽为a=0.1mm，缝后放有一焦距为50cm的会聚透镜，用波长?=546.1nm的平行光垂直照射单缝，试求位于透镜焦平面处的屏幕上中央明纹的宽度和中央明纹两侧任意两相邻暗纹中心之间的距离．如将单缝位置作上下小距离移动，屏上衍射条纹有何变化？解中央明纹宽度其它暗纹宽度移动，无变化例1：如图，一雷达位于路边15m处，它的射束与公路成15度角.假如发射天线的输出口宽度a=0.1m，发射的微波波长是18mm，则在它监视范围内的公路长度大约是多少？解将雷达天线输出口看成是发出衍射波的单缝，衍射波能量主要集中在中央明纹范围内.根据暗纹条件例设有一单色平面波斜射到宽度为a的单缝上（如图），求各级暗纹的衍射角.解:由暗纹条件可讨论:各级暗条纹,中央明条纹的位置的变化光程差=?例：单缝宽a=0.5mm，波长0.5×10-9m。透镜焦距f=0.5m,求（1）中央明纹的宽度，（2)第1级明纹的宽度(3)若将缝宽缩小一半，焦平面上原来3级暗纹处，现在明暗情况如何？解（1）中央明纹的宽度（2）第一级明纹的宽度*4-5-2圆孔衍射(DiffractionbyCircularAperture)图示：圆孔的Fraunhofer衍射的光路由于圆孔的对称性，形成的Fraunhofer衍射花样也是圆对称的 亮暗交替的圆环花样*图示：圆孔的Fraunhofer衍射花样*可以推导出观察屏上的强度为：其中J1----第1类1阶Bessel函数b=0时，主极大b=±3.83时，极小b=±5.14时，b=±7.02时，极小极小*图示：圆孔的Fraunhofer衍射的强度和振幅分布中央亮斑---Airy斑爱里斑的大小反映了衍射光的弥散程度。*图示：Airy斑的三维形貌*第1级极小角位置Airy斑的角半径：Airy斑的线半径：*单缝衍射的主瓣角半径与单缝相比，Airy斑更宽，主瓣占的能量更多~84%圆孔衍射的主瓣角半径*衍射演示复杂物体的Fraumhofer衍射Fraunhofer衍射平面xy---Fresnel-Kirchhofer衍射积分*平行光4-5-3Fraunhofer衍射的位置的讨论Fraunhofer衍射*图示：平行光照明衍射物时的Fraunhofer衍射位置可以证明严格Fraunhofer衍射发生在点光源的共轭平面上*非平行光照明衍射物时的Fraunhofer衍射位置