夫朗和费衍射 远场衍射资料.ppt

《夫朗和费衍射 远场衍射资料.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、2-6Fruanhofer衍射（FruanhoferDiffraction）严格Fruanhofer衍射：光源和观察屏离衍射物无穷远Fruanhofer衍射的光路用平行光照明衍射物，衍射物后透镜的后焦面上可得到Fruanhofer衍射。实现夫琅和费衍射实验一个矩形孔的Fruanhofer衍射花样不同宽度单缝的衍射花样X’Y’夫琅禾费单缝衍射基本光路1单缝衍射(DiffractionbySingleSlit)单缝衍射（缝宽）S：单色线光源：衍射角p·δSffb透镜L1透镜L2B’缝平面观察屏P0B*一、实验装置及结果实验结果：在接

2、收屏上出现明暗相间的衍射花样。不同的衍射角θ对应屏上不同的观察点P。特征二：缝b越小，条纹越宽（即衍射越厉害）单缝衍射花样的主要特征：单缝衍射花样照片特征一：中央有一特别明亮的亮纹，两侧有一些强度较小的亮纹，中央亮纹宽度是其他亮纹宽度的两倍；其他亮纹的宽度相同；亮度逐级下降特征三：波长越大，条纹越宽。如何解释这些实验规律？屏幕屏幕无数个子波波源单缝衍射图样的明暗分布规律,是单缝处的入射波阵面上在不同方向上的光干涉结果.解算方法严格的积分法简易的半波带法二、强度的计算用惠－菲原理计算光强分布：平行光入射1、B’B上次波的振动方程将B’

3、B分成一组平行于缝长的窄带，设整个狭缝在θ=0方向上的总振幅B’B处振动的初位相某一窄带宽度dx振幅：dx振动：各窄带发出次波的振动方程∴入射光波面//狭缝2、BD上次波的振动方程作任选M点，设则BN面上各次波到P点的光程相同B和M到P的光程差为N点振动：··3、P点的振动方程若N→P的光程为Δ，则P点振幅简化不考虑倾斜因子不考虑振幅与光程的反比关系4、狭缝上所有次波在P的叠加积分过程见（附录2－1）当λ、b、A0确定时，Ap仅与θ有关。决定P点合振幅的位相，与光强分布无关令P点光强随θ的分布三、强度公式的讨论1、最大最小位置：令（1）

4、（2）分别解（1）和（2）式，可得出所有极值点▲中央最大位置：中央主最大位置，与P0点对应为方程（1）的一个解由由极大▲最小位置：为方程（1）的另一组解由极小位置，与衍射方向θk对应。▲次最大位置：用图解法解超越方程(2)，作直线和正切曲线的交点即为方程(2)的解，如下图：y1=tguu02--2y0·解得:相应:y2=u-2.46·-1.43·+1.43··+2.46前几个次最大的位置次最大位置与衍射方向θk0对应次最大序号1234次最大位置相对强度2、强度分布曲线将I次最大<

5、央往外各次极大的光强依次为：0.0472I0、0.0165I0、0.0083I0…sin0.0470.0171I/I00相对光强曲线0.0470.017前几个次极大的位置和强度次最大序号1234次最大位置相对强度特征一：中央最大的光强最大，第一级次最大光强仅为中央最大光强的5%，其他次最大的光强随k0的增加而迅速减小。∵L2十分靠近狭缝∴f为狭缝到屏的距离且θ很小（满足近轴条件）由第一级极小满足的条件角宽度半角宽▲中央明纹宽度线宽度衍射反比定律IP0y1y2L2f1四、单缝衍射花样的特点▲两侧明纹宽度（相邻两暗纹之间的距离）由暗纹条

6、件特征一：各级暗纹和明纹等间距，中央明纹宽度为其它明纹宽度的两倍I0y1y2L2f1各级暗纹位置相邻两暗纹角宽度两侧明纹宽度3λ/b2λ/b-λ/b-2λ/b-3λ/bλ/b明纹暗纹的图示中央亮纹的半角宽1fy中特征二：缝b越小，条纹越宽（即衍射越厉害）特征三：波长越大，条纹越宽。550nm650nm450nm相对光强sin缝宽一定,波长越长,则各级衍射角越大,中央明纹越宽.波长▲白光入射时中央明纹为白色，边缘为彩色。各次级明纹为彩色并逐次重叠展开。▲缝宽变化对条纹的影响只存在中央明纹，屏幕是一片亮。I0sin只显出单一的明条

7、纹单缝的几何光学像∴几何光学是波动光学在b>>时的极限情形。前面的实验规律得到了解释：屏幕屏幕sin/b0-/b-2/b-3/b2/b3/b特征一：中央有一特别明亮的亮纹，两侧有一些强度较小的亮纹，中央亮纹宽度是其他亮纹宽度的两倍；其他亮纹的宽度相同；亮度逐级下降特征三：波长越大，条纹越宽。特征二：缝b越小，条纹越宽（即衍射越厉害）2）单缝衍射的强度分布狭缝边缘AB两点到P点的位相差的一半---图示：不同宽度单缝的衍射花样IP的极值点：时,主极大；a.b.时,,极小；c.时,0.047,0.017,0.008…--

8、-次极大单缝衍射的强度分布缝越窄，主极大越宽主极大的区域：级极小：在观察屏（透镜后焦面）上，正负一级极小的位置坐标为:主极大区域的宽度：不同宽度单缝的衍射花样矩形孔的衍射花样：矩形孔tgsin实际很小tgt