2021-2022学年高二物理竞赛课件：衍射规律的应用 .pptx

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1、衍射规律的应用衍射规律的应用2爱里斑爱里斑第一级暗环直径第一级暗环直径 d 为爱里斑直径为爱里斑直径第一暗环对应的衍射角第一暗环对应的衍射角 称为爱里斑的半角宽，称为爱里斑的半角宽，爱里斑的半径为：爱里斑的半径为：D 越大越大 越小，衍射现象越不显著越小，衍射现象越不显著。衍射规律的应用衍射规律的应用 一、光学系统分辨本领的分析一、光学系统分辨本领的分析 3光学仪器对物点成像光学仪器对物点成像一个透镜成像的光路可用一个透镜成像的光路可用两个透镜的作用来等效两个透镜的作用来等效点物点物A像像A L 物点就相当于在透镜物点就相当于在透镜 L1 物方焦点处物方焦点处，经通光孔径，经通光孔径 D，进，

2、进行夫琅禾费衍射，在透镜行夫琅禾费衍射，在透镜L2 的像方焦点处形成的中央零级的像方焦点处形成的中央零级明斑中心。仅当通光孔径足够大时，（明斑中心。仅当通光孔径足够大时，（D）艾里斑才可）艾里斑才可能很小。能很小。几何光学几何光学物像一一对应，象点是几何点物像一一对应，象点是几何点物理光学物理光学象点不再是几何点，而是象点不再是几何点，而是具有一定大小的艾理斑。具有一定大小的艾理斑。点物点物L2L1f2f1D4同上所述，物点同上所述，物点A和和A1 对透镜中心对透镜中心 O 所所张的角张的角 0 等于它们等于它们分别相应的中央零级分别相应的中央零级衍射中心衍射中心A、A1 对对O所张的角所张的

3、角如图所示，两个物点是可分辨的如图所示，两个物点是可分辨的如果两个物点距离很小，如果两个物点距离很小，对应的光斑互相重叠，对应的光斑互相重叠，就有能否分辨的问题。就有能否分辨的问题。光的衍射现象限制了光光的衍射现象限制了光学系统的分辨本领学系统的分辨本领A1 A A1AL2L1f1f2OA1A1 A AL2L1f1f2O衍射现象与光学系统的分辨本领衍射现象与光学系统的分辨本领5瑞利给出光学系统可分辨两个物点的极限判据：瑞利给出光学系统可分辨两个物点的极限判据：点物点物A1的艾里斑中心恰好与另一个点物的艾里斑中心恰好与另一个点物A2的艾里斑的一级暗的艾里斑的一级暗环（第一衍射极小）相重合时，恰可

4、分辨两物点环（第一衍射极小）相重合时，恰可分辨两物点可分辨可分辨恰可分辨恰可分辨不可分辨不可分辨100%80%A1A2A1A2A1A2最小分辨角最小分辨角6满足瑞利判据的两物点间的距离，就是光学仪器所能满足瑞利判据的两物点间的距离，就是光学仪器所能分辨的最小距离。分辨的最小距离。对透镜中心所张的角对透镜中心所张的角q q 0 称为称为 0=1.22/D光学仪器中将最小分辨角的倒数称为仪器的光学仪器中将最小分辨角的倒数称为仪器的提高光学仪器分辨本领（减小提高光学仪器分辨本领（减小0）的两个途径）的两个途径1.增大镜头孔径增大镜头孔径D2.减小减小，使用波长短的光观察使用波长短的光观察分辨本领分辨

5、本领最小分辨角最小分辨角7分辨星星 如果用望远镜观察到在视场中靠得很近的四颗星星恰能被分辨。若将该望远镜的物镜孔径限制得更小，则可能分辨不出这是四颗星星。8 1990 年美国发射的年美国发射的哈勃哈勃太空望远镜的太空望远镜的凹面物镜的直径为凹面物镜的直径为2.4m，最小分辨角最小分辨角 ，可观察，可观察130亿光年亿光年远的太空深处远的太空深处,发现发现了了500 亿个星系亿个星系.世界上最大的天文世界上最大的天文望远镜在智利，直望远镜在智利，直径径16米，由米，由4片透镜片透镜组成。组成。“哈勃”太空望远镜主要观测可见光波段，其波长范围在390780纳米；9前所未见的尘埃螺旋在数万亿公里的星

6、际空间旋转 梵高1889年在法国南部圣雷米精神病院治疗期间创作的名画星夜。漩涡状星云扫过夜空 巨大的超新星爆炸能量相当于1亿个太阳 1011在中国科学院日前（2004.4.27）举行的科技创新案例报告会上，国家天文台台长艾国祥院士透露，中国将在“十一五”期间发射中国“哈勃”空间太阳望远镜（Space Solar Telescope），这也是中国正在研制的第一个天文探测卫星。预计在2005年至2009年期间，中国“哈勃”将有望升空。中国的中国的“哈勃哈勃”硬X射线调制望远镜HXMT（Hard X-ray Modulation Telescope）X射线望远镜主要探测宇宙X射线背景辐射 12 电子显微镜用加速的电子束代替光束，其波长约电子显微镜用加速的电子束代替光束，其波长约 0.1nm，用它来观察分子结构。用它来观察分子结构。13 0dn=1 0l1212例题：例题：在正常的照度下，设在正常的照度下，设人眼瞳孔的直径为人眼瞳孔的直径为3mm，而，而在可见光中，人眼最灵敏的在可见光中，人眼最灵敏的是波长为是波长为550nm的绿光，问：的绿光，问：（1）人眼的最小分辨角多大）人眼的最小分辨角多大？（？（2）若物体放在明视距离）若物体放在明视距离25cm处，则两物体能被分辨处，则两物体能被分辨的最小距离多大？的最小距离多大？解（解（1）（2）