大学物理第12章光的衍射 (2).ppt
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1、12.1 惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理12.2 单缝夫琅禾费衍射单缝夫琅禾费衍射12.3 光学仪器的分辨本领光学仪器的分辨本领12.4 衍射光栅衍射光栅12.5 X 射线的衍射射线的衍射3/2/20231DUT 余 虹12.1惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理一、光的衍射现象一、光的衍射现象当障碍物的线度接近光的波长,衍射现象当障碍物的线度接近光的波长,衍射现象尤其显著。尤其显著。a 0.1m m返回返回23/2/20232DUT 余 虹二、惠更斯惠更斯菲涅耳原理菲涅耳原理菲涅耳菲涅耳补充:从同补充:从同一波阵面上各点发一波阵面上各点发出的子波是相干波。出的子波是相干波。1818年年惠更斯:
2、惠更斯:光波阵面上每光波阵面上每一点都可以看作新的子一点都可以看作新的子波源,以后任意时刻,波源,以后任意时刻,这些子波的包迹就是该这些子波的包迹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!3/2/20233DUT 余 虹三、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射三、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射光源光源衍衍射射屏屏观观察察屏屏为夫琅禾费衍射,否则为菲涅耳衍射。为夫琅禾费衍射,否则为菲涅耳衍射。3/2/20234DUT 余 虹在实验室实现夫琅禾费衍射在实验室实现夫琅禾费衍射光源光源衍衍射射屏屏观观察察屏屏I光源在无限远,即平行光入射;观察屏在无限远即观察光
3、源在无限远,即平行光入射;观察屏在无限远即观察平行光的相干情况。实现前者,可将光源放在透镜的焦平行光的相干情况。实现前者,可将光源放在透镜的焦点处;实现后者,只要将观察屏与透镜的焦平面重合。点处;实现后者,只要将观察屏与透镜的焦平面重合。3/2/20235DUT 余 虹P点的光强取决于狭缝上各子波源到点的光强取决于狭缝上各子波源到此的光程差。此的光程差。I12.2 单缝夫琅禾费衍射单缝夫琅禾费衍射返回返回23/2/20236DUT 余 虹 一、菲涅耳半波带一、菲涅耳半波带对对应应沿沿 方方向向衍衍射射的的平平行行光光狭狭缝缝,波波阵面可分半波带数阵面可分半波带数1、N 由由 a、确定。确定。2
4、、N不一定是整数。不一定是整数。半波带半波带3/2/20237DUT 余 虹 对应沿不同方向传播的光,狭缝波阵面可分的半波对应沿不同方向传播的光,狭缝波阵面可分的半波带数不同,这个数目决定了该衍射方向的光强。带数不同,这个数目决定了该衍射方向的光强。方向为衍射暗条纹。方向为衍射暗条纹。3/2/20238DUT 余 虹 二、单缝衍射暗条纹公式二、单缝衍射暗条纹公式相邻相邻2半波带上各对半波带上各对应点在应点在P点干涉相消。点干涉相消。P点为暗!点为暗!中央明纹中央明纹3/2/20239DUT 余 虹中央中央明纹明纹三、暗纹在焦平面上的位置三、暗纹在焦平面上的位置xo3/2/202310DUT 余
5、 虹例题例题:单缝夫琅禾费衍射,若将缝宽缩小单缝夫琅禾费衍射,若将缝宽缩小一半,焦平面上原来一半,焦平面上原来3级暗纹处,现在明暗级暗纹处,现在明暗情况如何?情况如何?1级明纹级明纹3/2/202311DUT 余 虹 四、光强分布四、光强分布xo设中央明纹中心光强设中央明纹中心光强 I0明纹中心衍射角明纹中心衍射角得暗纹公式得暗纹公式3/2/202312DUT 余 虹一、夫琅禾费圆孔衍射一、夫琅禾费圆孔衍射爱爱里里斑斑84%能量能量爱里斑的角半径爱里斑的角半径对光学仪器夫琅禾费圆孔衍射为对光学仪器夫琅禾费圆孔衍射为主,而且只需考虑爱里斑。主,而且只需考虑爱里斑。12.3 光学仪器的分辨本领光学
6、仪器的分辨本领仪器仪器 孔径孔径返回返回23/2/202313DUT 余 虹二、仪器的分辨本领二、仪器的分辨本领 定义定义 分辨本领分辨本领恰好可分辨恰好可分辨瑞利判据瑞利判据3/2/202314DUT 余 虹人眼瞳孔:人眼瞳孔:D=26mm =68 23 望远镜:望远镜:DM=6m =0.023 电子显微镜电子显微镜 R 例题:例题:汽车二前灯相距汽车二前灯相距1.2m,设,设 =600nm 人眼瞳人眼瞳孔直径为孔直径为 5mm。问:对迎面。问:对迎面而来的汽车,离多远能分辨而来的汽车,离多远能分辨出两盏亮灯?出两盏亮灯?解:人眼的最小可分辨角解:人眼的最小可分辨角1.2m3/2/20231
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