2021-2022学年高二物理竞赛课件：光的衍射(共14张PPT).pptx

第第 22 章章1 光的衍射光的衍射 2 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射3 光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领4 光栅衍射光栅衍射5 X 射线的衍射射线的衍射一、一、光的衍射光的衍射（diffraction of light）1 1、定义：、定义：而偏离直线传播，进入几何阴影区的而偏离直线传播，进入几何阴影区的现象叫现象叫光的衍射光的衍射。光在传播过程中能绕过障碍物的边缘光在传播过程中能绕过障碍物的边缘圆屏衍射圆屏衍射刀片的衍射刀片的衍射门缝里看人一定是扁的吗？门缝里看人一定是扁的吗？1 光的衍射光的衍射一、光的衍射一、光的衍射二、惠二、惠-菲原理菲原理2、衍射的分类衍射的分类菲涅耳衍射菲涅耳衍射(近近场衍射）场衍射）缝缝 光源、屏与缝相距光源、屏与缝相距有限远有限远夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射（远远场衍射）场衍射）光源、屏与缝相距光源、屏与缝相距无限远无限远缝缝在在实实验验中中实实现现夫夫琅琅禾禾费费衍衍射射根据光源、衍射缝（孔）、屏三者位置，把衍射分为根据光源、衍射缝（孔）、屏三者位置，把衍射分为可用透镜实现可用透镜实现几何投影区几何投影区菲涅耳衍射区菲涅耳衍射区夫朗禾费夫朗禾费衍射区衍射区光通过小孔的衍射光通过小孔的衍射结论结论:几何光学是波动光学的近似几何光学是波动光学的近似菲涅耳菲涅耳补充：从同补充：从同一波阵面上一波阵面上各各各各点发点发出的出的子波是相干波子波是相干波子波是相干波子波是相干波。1818年年惠更斯原理：惠更斯原理：波阵面上波阵面上每一点都可以看作新的每一点都可以看作新的子波子波子波子波源，以后任意时刻，源，以后任意时刻，这些子波的这些子波的包络包络就是该就是该时刻的波阵面。时刻的波阵面。1690年年惠更斯解释不了光强惠更斯解释不了光强明暗分布！明暗分布！二、惠更斯二、惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理惠惠-菲原理：菲原理：1)波传到的任意点都是子波的波源波传到的任意点都是子波的波源2)各子波在空间各点进行相干叠加各子波在空间各点进行相干叠加 概括为：概括为：波面上各点均是相干子波源波面上各点均是相干子波源 惠菲原理提供了惠菲原理提供了用干涉用干涉 解释衍射解释衍射的基础的基础 菲涅耳发展了惠更斯原理菲涅耳发展了惠更斯原理,从而深入认识了衍射现象。从而深入认识了衍射现象。A.J.菲涅耳菲涅耳2 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射 一、实验装置及花样一、实验装置及花样 二、菲涅耳半波带法二、菲涅耳半波带法 三、用旋矢法求解强度分布三、用旋矢法求解强度分布2 单缝夫琅禾费衍射单缝夫琅禾费衍射一、实验装置及花样一、实验装置及花样将单缝处波面看作无穷多个相干将单缝处波面看作无穷多个相干(子子)波源波源Q点的明暗是点的明暗是(无穷无穷)多光束干涉多光束干涉的结果的结果*S f f a透透 镜镜L 透镜透镜LQAB缝平面缝平面观察屏观察屏0(缝宽缝宽)S:单色光源单色光源 :衍射角衍射角（向上向上为正，向下为负）为正，向下为负）缝的边缘缝的边缘A、B 两点发出的到达点两点发出的到达点Q的光程差为：的光程差为：衍射角衍射角中央中央亮纹亮纹 中央明纹（中心）中央明纹（中心）首先容易确定：首先容易确定：屏上任意屏上任意Q点的明暗？点的明暗？将波面将波面AB分成许多等宽度的纵长条带，并使分成许多等宽度的纵长条带，并使相邻两条带上相邻两条带上对应点对应点发出的光的发出的光的光程差为半个波光程差为半个波长长，这样的条带称为，这样的条带称为半波带半波带。各波带面积相等，子波数相同各波带面积相等，子波数相同相邻两个波带上各子波发射的光强相等相邻两个波带上各子波发射的光强相等两个相邻波带上对应点在点的光程差为两个相邻波带上对应点在点的光程差为:二、菲涅耳二、菲涅耳半波带法半波带法计算屏上的强度分布计算屏上的强度分布a 12BA半波带半波带12/2半波带半波带12121.可将缝AB分成两个半波带；两个两个半波带的对应点半波带的对应点发出的光的光程差为发出的光的光程差为/2，相位差为，相位差为，互，互相干涉抵消，因而在相干涉抵消，因而在Q处出现处出现暗条纹中心暗条纹中心。QA1两个半波带上的光在Q处干涉相消，形成暗纹.将将AB分为分为三个三个半波带半波带当当 =0时，时，a sin =0 即各光的光程差为即各光的光程差为0，通过透镜后会聚在，通过透镜后会聚在焦平面上，形成焦平面上，形成中央级明纹中心中央级明纹中心。半波带半波带半波带2.3.两个相邻波带发出的光互相干涉抵消，剩一个波带两个相邻波带发出的光互相干涉抵消，剩一个波带发出的光未被抵消，因而在发出的光未被抵消，因而在Q处出现处出现明条纹中心明条纹中心。4.可将缝分成可将缝分成四个四个半波带半波带,形成暗纹形成暗纹.干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹明纹明纹）（介于（介于明明暗暗之间）之间）偶数个半波带偶数个半波带 奇数个半波带奇数个半波带中央明纹中心中央明纹中心总结总结（个半波带）个半波带）