第6章光的衍射ppt课件.ppt

《第6章光的衍射ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光的衍射(绕射)(DiffractionofLight)光在传播过程中能绕过障碍物边缘,偏离直线传播的现象称为衍射。6.4光的衍射(diffractionoflight)6.4.1光的衍射现象f单狭缝透镜P观察屏of圆孔透镜P观察屏o*s观察屏o小圆孔小圆板观察屏o刀片边缘的衍射圆屏衍射6.4.2惠更斯-菲涅耳原理(Huygens-Fresnelprinciple)1.惠更斯原理·tt+t球面波ut2.菲涅耳假说t+t时刻波面ut波传播方向平面波··t时刻波面2)引入倾斜因子K(),在/2时,K()=0子波dS在P点的光振动:··PdE(P)QdSS(波前)设初相为零

2、n(衍射角)菲涅耳积分波面S在P点的光振动(子波合振动):1)从同一波阵面上各点发出子波在空间相遇时,互相叠加而产生干涉现象。K()：K():方向因子=0，K=KmaxK()90o，K=0·pdE(p)rQdSS(波前)设初相为零n·1882年以后，基尔霍夫（Kirchhoff）求解电惠更斯—菲涅耳原理有了波动理论的根据。这使得磁波动方程，也得到了E(p)的表示式，由菲涅耳积分计算观察屏上的强度分布，很复杂。常用半波带法、振幅矢量法。6.4.3菲涅耳(A.J.Fresnel,1788-1827)衍射夫琅禾费(J.Fraunhofer)衍射1.菲涅耳(A.J.Fres

3、nel,1788-1827)衍射光源到障碍物;障碍物到受光屏;二者均为有限远,或者有一个为有限远2.夫琅禾费(J.Fraunhofer,1787-1826)衍射光源到障碍物:无限远(入射光为平行光)障碍物到受光屏:无限远(衍射光为平行光)PsE6.5夫琅禾费单缝衍射(Diffractionbysingleslit)6.5.1夫琅禾费单缝衍射装置sff'aL'LPAB单缝Eox点光源1.衍射光线:平行光线P点明暗取决于单缝处波阵面上所有子波发出的平行光线到达P点的振动的相干叠加。2.衍射角:衍射光线与单缝平面法线方向的夹角。规定:逆时转过的角,取“+”顺时转过的角,取“-”在±/

4、2范围内ABff透镜L透镜Lsyz观察屏Ex6.5.2用菲涅耳半波带分析夫琅禾费单缝衍射图样1.半波带(half-wavezone)三个半波带四个半波带2.衍射条纹分析k=±1,±2,...暗k=±1,±2,...明ABC中央零级明纹区域:AB=/N=/N＝0BAC上图中:露出的波面被分为N个细带,各个细带发出的光在P点的振幅矢量,其大小相等,相位相同,叠加后加强。上图中:半波带被分为N个细带,各个细带发出的光在P点的振幅矢量,其大小相等,相位逐个相差/N一个半波带ABff透镜L透镜Lsyz观察屏Exsff'aL'LPAB单缝Eox线光源3.线光源照明的夫琅和费

5、单缝衍射图样中央零级明纹6.5.3单缝衍射的条纹分布ox1.单缝衍射条纹的位置2.衍射条纹宽度(fringewidth)Ix1x2衍射屏o观测屏半1)角宽度(angularwidth)某一明纹的角宽度为该明纹两侧两相邻暗纹中心对透镜光心所张的角度。透镜f(与k无关)设第k级明纹角宽度为k,由暗纹条件得其它明纹:2)衍射明纹的线宽度中央明纹:Ix1x2oΔx0半f半角宽度(half-angularwidth)中央明纹角宽度0Back1)缝宽a对条纹影响f,相同:a越小xk越大,条纹越疏(衍射显著).................a越大xk越小,条纹越密(a不可过大)2)

6、k越大明纹亮度越小(为什么?)当a>>时，∴几何光学是波动光学在/a0时的极限情形。各级衍射条纹合并成单一的亮线光源s的几何光学像。中央明纹宽度:其它明纹宽度:讨论:中央零级明纹中心是白色的,边缘是彩色条纹(紫在内红在外)4)单缝上下移动对条纹分布无影响o5)光源上下移动对条纹的影响o*s*o各级明纹为彩色条纹3)衍射光谱:白色光入射a,k,同:越大越大,x越大1级光谱2级光谱-1级光谱-2级光谱中央明纹例1:单缝夫琅禾费衍射,己知:a=0.3mm,f=12.62cm第五级喑纹之间距离L=0.24cm;求:1),2)k=5的暗纹对应的半波带数。解:1)a·sin5=kk

7、=5(1)L=2x5(2)x5=f·tan5(3)由(1)得:代入(3):2)2k=10个半波带=5705[Å]例2:单缝衍射,己知:a=0.5mm,f=50cm白光垂直照射,观察屏上x=1.5mm处为明条纹,求1)该明纹对应波长?衍射级数?2)该条纹对应半波带数?解:1)(1)(2)[Å]k=1:1=10000Å答:x=1.5mm处有2)对6000Å,k=2时2k+1=5单缝分为5个半波带对4286Å,k=3时2k