大学物理课件---圆孔衍射--[福州大学..李培官]

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1、今天是14六月2021大学物理课件福州大学至诚学院11-4-3.圆孔衍射大学物理教研室李培官1.圆孔的夫琅禾费衍射的实验装置孔径为D衍射屏中央亮斑(艾里斑)经圆孔衍射后,一个点光源对应一个艾里斑2.圆孔衍射的图样：d一.圆孔的夫琅禾费衍射衍射图像：中央是个明亮的圆斑（称作艾里斑），外围是一组明暗相间的同心圆。衍射斑（爱里斑）的光能量占通过圆孔的总光能量的84%，其余16%分布在周围明环上。3.艾里斑的角宽度：第一级暗环的衍射角满足θ0为第一级暗纹的衍射角，称为艾里斑的半角宽。衍射斑半角宽度,θ0很小时式中D=2R为圆孔的直径，若f为透镜L2的焦距，则艾里斑

2、的半径为：艾里斑的角宽度为：波动光学：物点像斑一一对应由于衍射，一个物点通过光学仪器成像时，像点不再是几何点，而是一个有一定大小的衍射斑。点物S象S′可分辨两个物点的成像：当两个物点距离足够小时，就存在能否分辨的问题。二.光学仪器的分辨本领1.问题的提出：瑞利判据:对于两个等光强的非相干物点,如果一个像斑中心恰好落在另一像斑的边缘(第一暗纹处),则此两像被认为是刚好能分辨.此时两像斑中心角距离为最小分辨角，记为：在光学中,光学仪器的最小分辨角的倒数叫做分辨本领.2.瑞利判据可分辨刚可分辨不可分辨【瑞利判据动画演示】【瑞利判据动画演示】因为仪器分辨本领（分辨

3、率）等于光学仪器的最小分辨角的倒数。即：所以提高分辨率的途径：b、增大孔径D。（望远镜）a、减小工作波长λ。（电子显微镜）当加速电压为50～100千伏时，电子束波长约为0.0037～0.0053纳米；透射式电子显微镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)，而目前分辨率已达到0.6埃。3.提高仪器分辨率的途径显微镜：望远镜：不可选择，可D不会很大，可思考：如何提高仪器分辨率？提高光学仪器的放大倍数能提高角分辨率吗？视网膜上衍射图样衍射斑的半角宽度应用瑞利判据，当两光源恰好能分辨时这时两点光源对瞳孔的张角n0=1n=1.33λD当两光源对瞳孔的

4、张角为α0时，由于前房液和玻璃状液的折射，两光线在眼睛中的夹角为α，由n0α0=nα，即α0=nα4.眼晴的分辨率则眼睛的最小分辨角为：【例1】在通常亮度下，人眼的瞳孔直径约为3mm，视觉感受的最灵敏的光波波长为550nm.解：由题意有：求：人眼的最小分辨角为多大？三.解题举例解：人眼最小分辨角：【例2】在正常的照度下，设人眼瞳孔的直径为3mm，而在可见光中，人眼最灵敏的是波长为550nm的绿光，问：（1）人眼的最小分辨角多大？（2）若物体放在明视距离25cm处，则两物体能被分辨的最小距离多大？（1）人眼瞳孔直径D=3mm，光波波长=5.510-5cm

5、.（2）设两物点相距为x，它们距人眼距离L=25cm恰能分辨时，有：【例4】设人眼在正常照度下的瞳孔直径约3mm，而在可见光中，人眼最敏感的波长为550nm，问：(1)人眼最小分辨角是多大？(2)若物体放在明视距离25cm处，那么两物点相距为多远时恰能被分辨？(2)设两物点相距为d，则人眼的最小分辨角为所以两物点相距0.055mm时恰能被分辨。解(1)人眼的最小分辨角为：则有：【例5】用一望远镜观察天空中两颗星，设这两颗星相对于望远镜所张的角为4.84×10-6rad，由这两颗星发出的光波波长均为550nm。若要分辨出这两颗星，试求所用望远镜的口径至少需要

6、多大？解两星的角距离必须大于最小分辨角才能分辨，即眼睛的最小分辨角为设人离车的距离为S时，恰能分辨这两盏灯.取在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距120cm，设夜间人眼瞳孔直径为5.0mm，入射光波为550nm.【例3】:人在离汽车多远的地方，眼睛恰能分辨这两盏灯？求:解:d=120cmS由题意有观察者