3.光的衍射1.ppt

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1、光的衍射本章内容Contents惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理Huygens-Fresnel principle单缝衍射单缝衍射single slit diffraction圆孔衍射圆孔衍射circular hole diffraction光学仪器分辨率光学仪器分辨率阴阴影影屏幕屏幕 缝较大时，光缝较大时，光直线传播直线传播缝很小时，衍射现象明显缝很小时，衍射现象明显屏幕屏幕定义定义: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而偏离直线传播的现象而偏离直线传播的现象衍射现象第二节Huygens-Fresnel principle惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理(Huy

2、gens-Fresnel principle)菲涅耳菲涅耳补充：从同一补充：从同一波阵面上各点发出的波阵面上各点发出的子波是相干波。子波是相干波。1818年年惠更斯：惠更斯：光波阵面上光波阵面上每一点都可以看作新每一点都可以看作新的子波源，以后任意的子波源，以后任意时刻，这些子波的包时刻，这些子波的包迹（公切面）就是该迹（公切面）就是该时刻的波阵面时刻的波阵面 16901690年年解释不了光强分布！解释不了光强分布！两类衍射条件实现第二节single slit diffraction单缝衍射夫 琅 禾 费 单 缝 衍 射 基 本 光 路S为点光源时的衍射图样为点光源时的衍射图样S为线光源时的衍

3、射图样为线光源时的衍射图样干涉相消干涉相消(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）个半波带个半波带 个半波带个半波带中央明纹中心中央明纹中心（个半波带）个半波带）“半波带半波带”是是单缝根据缝上下两端的位相差单缝根据缝上下两端的位相差被分成的被分成的窄条，单缝包含半波带。窄条，单缝包含半波带。单缝被分成半波带的数目取决于单缝被分成半波带的数目取决于衍射角衍射角。同一单缝，对不同的衍射角，单缝被分成的半波同一单缝，对不同的衍射角，单缝被分成的半波带数目不同。带数目不同。相邻两个半波带相邻两个半波带对应点在屏上对应点在屏上 P 点点的位相差为的位相差

4、为 ，光程差为，光程差为 /2，它们叠加时，产生相消干涉。，它们叠加时，产生相消干涉。在单缝夫琅禾费衍射中，屏上第三级暗纹对应在单缝夫琅禾费衍射中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波面可分为的单缝处波面可分为 个半波带，若将缝宽个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是缩小一半，原来第三级暗纹处将是 。明明 纹纹 二二 条纹分布和条纹的宽度条纹分布和条纹的宽度干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹）当当 较小时，较小时，（暗纹暗纹）（明纹明纹）(2)条纹宽度（相邻条纹间距）条纹宽度（相邻条纹间距）(1)中央明纹中央明纹（的两暗纹间）的两暗纹间）中央明纹的宽度中央明纹的宽度除

5、了中央明纹外除了中央明纹外其它明纹的宽度其它明纹的宽度第一暗纹距中心的距离第一暗纹距中心的距离第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角讨讨 论论 一定，一定，越大，越大，越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.光直线传播光直线传播 增增大大，减减小小 一定一定减减小小，增增大大衍射最大衍射最大第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角（1）极限情形的讨论：）极限情形的讨论：例题2平行单色光，垂直入射到单缝，紧靠缝后放一凸透镜，测得，第三条，求暗纹间距离光线斜射入狭缝a，衍射强弱的条件？)sin(sinq q+j ja第三节circular hole diffraction圆孔爱里第二节二二.光学仪器的分辨率光

6、学仪器的分辨率1.1.几何光学与波动光学的区别几何光学与波动光学的区别几何光学几何光学 :(物点集合物点集合)象象(象点集合象点集合)物点物点 象点象点(经透镜经透镜)不考虑艾里斑不考虑艾里斑物点物点 象斑象斑物物(物点集合物点集合)象象(象斑集合象斑集合)波动光学波动光学 :(经透镜经透镜 )考虑艾里斑考虑艾里斑2.2.光学仪器的透镜相当于一个圆孔光学仪器的透镜相当于一个圆孔.分辨本领瑞利判据畧偏临界分辨星星 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。提高分辨相机例题1.221.34210(rad)52.349 103(mm)1425.8(mm )1 人眼例题D=2 mm，=550 nm1.223.3510(rad)48.3510(mm)23.35(mm)第一节（1 1）单缝衍射中，如果单缝宽度变化，中央明）单缝衍射中，如果单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？纹宽度如何变化？（2 2）单缝衍射中，如果入射波长变化，衍）单缝衍射中，如果入射波长变化，衍射效应如何变化射效应如何变化?(3)(3)入射光非垂直入射时光程差的计算入射光非垂直入射时光程差的计算预习内容13.9问题：光栅衍射和单缝衍射以及多缝干涉的关系？