王国光之光2.ppt

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1、波动光学（二）1波在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进,这种偏离直线传播的现象称为衍射现象。一、光的衍射现象第六节光的衍射现象惠—菲原理2光源障碍物接收屏衍射的分类菲涅耳衍射夫琅禾费衍射光源—障碍物—接收屏距离为有限远。（两者之一）光源—障碍物—接收屏距离为无限远。光源障碍物接收屏3菲涅耳衍射积分公式：对点光源发出的球面波,初相位可取零,且倾斜因子说明子波为什麽不会向后退.从同一波阵面上各点所发出的子波，在空间某一点相遇时，各子波也可以相互叠加而产生干涉现象二、惠更斯—菲涅耳原理光源S4一、衍射装

2、置oPSL1L2aDfj第七节夫琅禾费单缝衍射单缝衍射51、当衍射角为零(j=0)时，会聚于o点。二、衍射现象的讨论oLafP无光程差，中央为明条纹。62、当衍射角为j时，会聚于P点。作波面AC，则B、C两者间的光程差为:oLaABCjP73、半波带法以l/2为一个单位，作一组平行于AC的波面，把AB面分成n个相等的窄条，每个窄条称为一个半波带。而任意相邻半波带上对应点发出的光波到P点的光程差为l/2。CoLABPA1A2A38对应一定的j角，AB被分成偶数个半波带时，形成明纹。对应一定的j角，AB被分成奇数个半波

3、带时，形成暗纹。形成暗纹的条件：形成明纹的条件：三、形成明暗纹的条件9四、单缝衍射条纹特点1、在中央明纹两侧对称分布、平行于狭缝、明暗相间的直条纹。2、条纹亮度：中央明纹最亮，其它明纹随着j的增加而显著减弱。结论：103、条纹宽度：j很小时,条纹到屏幕中心（o点）的距离为：条纹在屏上的位置:明暗11第一级暗纹位置中央明纹宽度其它明纹宽度x1xkl0lx'中央明条纹满足条件：中央明条纹的半角宽：4、条纹亮度125、白光衍射：条纹在屏幕上的位置与波长成正比，如果用白光做光源，中央为白色明条纹，其两侧各级都为彩色条纹。该

4、衍射图样称为衍射光谱。13红光入射白光入射14缝越窄（a越小），条纹分散的越开，衍射现象越明显；反之,条纹向中央靠拢。几何光学是波动光学在时的极限情况。当a与可比拟时会出现明显的衍射现象。当a>>l时，形成单一的明条纹，这就是透镜所形成线光源的像。显示了光的直线传播的性质.结论五、缺点：亮度低、条纹宽、间距窄。15oL2fjxP例8用平行可见单色光垂直照射到宽度为a=0.5mm的单缝上，在缝后放置一个焦距f=100cm的透镜，则在焦平面的屏幕上形成衍射条纹。若在屏上离中央明纹中心距离为15mm处的P点为明纹。试求

5、：1）入射光的波长；2）P点条纹的级数；该条纹对应的和狭缝分得的波带数目；3)中央明纹的宽度。16oL2fjxP例8用平行可见单色光垂直照射到宽度为a=0.5mm的单缝上，在缝后放置一个焦距f=100cm的透镜，则在焦平面的屏幕上形成衍射条纹。若在屏上离中央明纹中心距离为15mm处的P点为明纹。试求：2）P点条纹的级数；该条纹对应的和狭缝分得的波带数目；17oL2fjxP例8用平行可见单色光垂直照射到宽度为a=0.5mm的单缝上，在缝后放置一个焦距f=100cm的透镜，则在焦平面的屏幕上形成衍射条纹。若在屏上离

6、中央明纹中心距离为15mm处的P点为明纹。试求：3)中央明纹的宽度。18例9在单缝衍射实验中，波长为的单色光垂直照射到宽度为10的单缝上,在缝后放一焦距为1m的凸透镜，在透镜的焦平面上放一屏,求屏上最多可出现的明纹条数及此时缝处波面分成的波带数目。解：19例10设有一单色平行光垂直照射到缝宽为0.25mm的单缝上,在单缝后置一焦距为0.25m的凸透镜以观察夫琅禾费衍射，如屏上两个第三级暗纹间的距离为3mm,求入射光的波长。解：ofj3mmx20一、衍射光栅：由大量等宽等间距的平行狭缝组成的光学元件。第八节光栅衍

7、射光栅常数a+b的数量级约10-6~10-5米透射光栅AabPOjf21单缝衍射图样单缝衍射图样，不随缝的上下移动而变化。衍射角相同的光线，会聚在接收屏的相同位置上。OaOa二、光栅衍射图样的形成结论：（忽略相干性）屏上各单缝衍射图样完全重合。22多缝干涉若干平行的单狭缝所分割的波面具有相同的面积。各狭缝上的子波波源一一对应，且满足相干条件。AabPOjf结论：屏上单缝衍射的明纹区域内，因缝间干涉出现明、暗条纹;屏上单缝衍射的暗纹区域内，因缝间干涉出现暗纹。23光栅衍射光栅衍射图样是光栅每个缝的自身衍射和各

8、缝之间的干涉而形成。因此，它是单缝衍射和多缝干涉的总效果。多缝干涉单缝衍射多缝干涉光强分布受单缝衍射光强分布调制作用。光栅衍射24光栅光谱25三、衍射结果相邻狭缝对应光线的光程差为:(a+b)sinjAabPOf１、光栅公式：（主极大条件）26相邻主极大间有（N-2）个次极大，（N-1）个极小。N为狭缝的数目。主极大次极大极小2、条纹构成：由主极大、次极大