14.3 单缝的夫琅禾费衍射.ppt

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1、第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学*S衍射屏衍射屏G观察屏观察屏HL L f f一一.装置装置二二.特点特点1.1.明暗相间明暗相间2.2.中央明纹，亮度最大中央明纹，亮度最大三三.处理方法处理方法aBA0 1h231e231d23S:S:单色光源单色光源 :衍射角衍射角缝宽：缝宽：1第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学aBA0 1h231e231d23方法：按衍射角分组，方法：按衍射角分组，每组每组111hdeaBA0L L2第第

2、十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学夫夫 琅琅 禾禾 费费 单单 缝缝 衍衍 射射（衍射角（衍射角 ：向上为正，向下为负）：向上为正，向下为负）衍射角衍射角3第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学1 1.中央亮条纹中央亮条纹111hdeaBA0L L因因L L不不带来附加光程差带来附加光程差4第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学夫夫 琅琅 禾禾 费费 单单 缝缝 衍

3、衍 射射（衍射角（衍射角 ：向上为正，向下为负）：向上为正，向下为负）菲涅耳波带法菲涅耳波带法衍射角衍射角5第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学A AQ Q和和B BQ Q的光程差的光程差2 2.衍射角为衍射角为-半波带法半波带法 cdeaBA0222Q Q6第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学12半波带半波带半波带半波带12半波带半波带半波带半波带1212aBAc（1 1）当当 时，可将缝分成时，可将缝分成二二个个“半波带半波带”E缝

4、长缝长为相邻半波带上的对应部分为相邻半波带上的对应部分产生的子波之间的光程差均为产生的子波之间的光程差均为/2/27第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学半波带半波带半波带半波带1212122aBA半波带半波带半波带半波带1/2/2cE产生的子波干涉相消，为暗纹产生的子波干涉相消，为暗纹产生的子波之间的光程差均为产生的子波之间的光程差均为缝长缝长8第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学（2 2）当当 时，可将缝分成三个时，可将缝分成三个“半

5、波带半波带”因为两个相邻因为两个相邻 “半波带半波带”上发的光干涉相消上发的光干涉相消所以下面两个相邻所以下面两个相邻 “半波带半波带”上发的光在上发的光在Q Q处干涉相消处干涉相消所以剩余一个所以剩余一个 “半波带半波带”上发的光在上发的光在Q Q形成亮纹形成亮纹9第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学干涉相消干涉相消(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）(对对应应于于直直线线传传播播)10第

6、第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学二二 光强分布光强分布干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹）11第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学当当 较小时，较小时，12第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹）讨讨 论论13第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫

7、琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学暗纹暗纹条件：条件：第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角(1)第一暗纹距中心的距离第一暗纹距中心的距离14第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学各衍射条纹向中央条纹靠拢，只显示单一的中各衍射条纹向中央条纹靠拢，只显示单一的中央条纹，实际对应于光直线传播央条纹，实际对应于光直线传播 增增大大，减减小小 一定一定第一暗纹的衍射角第一暗纹的衍射角几何光学是波动光学在几何光学是波动光学在/a0条件下的极限条件下的极限减减小小，增增大大衍射最大衍射最大各条纹分得越开，衍射越明显各条纹

8、分得越开，衍射越明显15第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学 单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？16第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学越大，越大，越大，衍射效应越明显越大，衍射效应越明显.入射波长变化，衍射效应如何变化入射波长变化，衍射效应如何变化?17第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学角范围角范围 线范围线范围中央

9、明纹的线宽度中央明纹的线宽度(2)中央明纹宽度中央明纹宽度 的两暗纹之间的范围的两暗纹之间的范围中央明纹的角宽度中央明纹的角宽度中央明纹宽度定义：中央明纹宽度定义：18第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学 (3)条纹宽度（相邻条纹间距）条纹宽度（相邻条纹间距）除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除了中央明纹外其它明纹的宽度除了中央明纹外其它明纹的宽度干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹）K级暗纹级暗纹:K+1级暗纹级暗纹:19第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射

10、单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学(4)单缝衍射的动态变化单缝衍射的动态变化单缝上移，零级单缝上移，零级明纹仍在透镜光明纹仍在透镜光轴上轴上.单缝单缝上下上下移动，根据透镜成像原理衍射图移动，根据透镜成像原理衍射图不不变变 .20第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学 (5)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因中央明纹为几何光学中平行光在焦平面因中央明纹为几何光学中平行光在焦平面上的像，即光直线传播所得的像点即为中上的像，即光直线传播所得的像点即为中央明纹央明纹所以中央明纹所以中央明纹向

11、下向下移动移动21第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学（中央明纹（中央明纹向上向上移动）移动）22第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学 例例1（补充例（补充例1）一单缝，宽为一单缝，宽为b=0.1 mm，缝后放有一焦距为缝后放有一焦距为50 cm的会聚透镜，用波长的会聚透镜，用波长=546.1 nm的平行光垂直照射单缝，试求位于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透镜焦平面处的屏幕上中央明纹的宽度和中央

12、明纹两侧任意两相邻暗纹中心之间的距离如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，屏上衍射条纹将单缝位置作上下小距离移动，屏上衍射条纹有何变化？有何变化？解解 中央明纹宽度中央明纹宽度其它明纹宽度其它明纹宽度23第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学如将单缝位置作上下小距离移动，如将单缝位置作上下小距离移动，屏上衍射条纹不变屏上衍射条纹不变24第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学 例例2 （补充书例（补充书例2）如图

13、，一雷达位于路如图，一雷达位于路边边 15 m 处，它的射束与公路成处，它的射束与公路成 角角.假如假如发射天线的输出口宽度发射天线的输出口宽度 ，发射的微，发射的微波波长是波波长是18 mm，则在它监视范围内的公路长则在它监视范围内的公路长度大约是多少？度大约是多少？25第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学 解解 将雷达天线输出口看成是发出衍射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波的单缝，衍射波能量主要集中在中央明纹范围内范围内.26第第 十四十四 章章 光的衍射光的衍射1 14.4.3 3 单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射大学大学物理学物理学根据暗纹条件根据暗纹条件27