大学物理-衍射.ppt

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1、练习题、检查滚珠大小的干涉装置示意如图（a），S为单色光源，波长为，L为会聚透镜，M为半透半反镜，在平晶T1,T2之间放置A、B、C三个滚珠，其中A为标准件，直径为d0，在M上方观察时，观察到等厚条纹如图（b），若轻压C珠上方，条纹间距变小，则B珠直径d1=?C珠直径d2=?S.450MT1,T2ABC(a)(b)L1在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点Ｐ处形成的圆斑为（Ａ）全明．（Ｂ）全暗．（Ｃ）右半部明，左半部暗（Ｄ）右半部暗，左半部明答案：D26.4光的衍射6.5夫琅和费的单缝衍射6

2、.6夫琅和费圆孔衍射6.7光栅衍射36.4光的衍射(diffractionoflight)一、光的衍射现象(2)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o4二、惠更斯——菲涅耳原理波传到的任何一点都是子波的波源，各子波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。远场衍射(2)夫琅禾费衍射近场衍射(1)菲涅耳衍射分类:··pdE(p)rQdSS(波前)设初相为零n光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象。定义:56.5夫琅和费的单缝衍射一.装置(缝宽)S:单色光源:衍射角·*Spffa透镜

3、L透镜LAB缝平面观察屏0δ二.半波带法aABaqGG1G2asinqCc1c2c3半波带6分成偶数个半波带aθ2BA半波带半波带1l/2半波带半波带121’2’c—暗纹k=1,2,3分成奇数个半波带k=1,2,3—明纹q↑→波带数↑→光强↓不能分成整数个半波带1’2’光强介于最强与最暗之间——中央明纹(中心)OHL7三、明暗纹条件——暗纹(中心)——明纹中心(近似)——中央明纹(中心)若asinq不是半波长的整数倍，亮度介于最明和最暗之间。8四、光强分布/a-(/a)2(/a)-2(/a)sin0.0470.0171I/I00相对

4、光强曲线0.0470.017五.条纹宽度ΔxIx1x2衍射屏0观测屏Δx0半I1=4.7%I0I2=1.7%I0I3=0.8%I01.角宽度某一亮纹的角宽度为该亮纹两侧两相邻暗纹中心对透镜光心所张的角度。l透镜f9中央明纹角宽度其它次极大——衍射反比定律ΔxIx1x20Δx0半fk级明纹角宽度2亮纹的线宽度中央亮纹10讨论：1波长对条纹宽度的影响缝宽a一定，l↑Dq↑Dx∝l，波长越长，条纹宽度越宽2缝宽变化对条纹的影响缝宽越小，条纹宽度越宽当时，屏幕是一片亮当a>>l时，I0sin∴几何光学是波动光学在/a0时的极限情形只显出单一的

5、明条纹单缝的几何光学像(1)(2)113、白光入射单缝中央白色明纹两侧对称彩带，由紫到红4、单缝上下平移，屏上衍射条纹位置不变1级光谱2级光谱-1级光谱-2级光谱中央明纹ΔxIx1x2衍射屏0观测屏Δx0半l透镜f5、以上明、暗纹公式只适用于平行光垂直单缝入射，入射光线倾斜，需考虑入射光的光程差。12例：如图所示单缝衍射装置，缝宽a=0.5mm，f=50cm，用可见光照射单缝，在观察屏上x=1.5mm处看到明纹极大，求：（1）入射光的波长及衍射级次（2）单缝所在处的波阵面被分成的波带数目。jf解：明纹=0.003<5°sin=0.003

6、(Å)(Å)k=1l1=10000(Å)红外k=2l2=6000(Å)k=3l4=3333(Å)可见光k=4紫外l3=4286(Å)132波带数目k=2l2=6000(Å)k=3l3=4286(Å)N=2k+1=5N=2k+1=7/a-(/a)2(/a)-2(/a)sin0.0470.0171I/I00相对光强曲线0.0470.01714例单缝夫琅禾费衍射,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=5(1)L=2x5(2)x5

7、=f·tan5(3)由(1)得:代入(3):2)2k=10个半波带(14)=5705[Å]15例.用1=400nm和2=700nm的混合光垂直照射单缝;1的第k1级明纹恰与2的第k2级暗纹重合;求:(1)k1,k2;解:(1)1的明纹条件与2的暗纹条件:16例平行单色光以角入射单缝，求中央明纹位置。折射率nOO12f空气解：平行光斜入射，中央明纹不在O点处。中央明纹对应衍射光线等光程点，设其为O点，则光程差当n=1时，=17例单缝衍射实验中，(1)单缝上下移动小距离，屏上衍射图样是否改变？(2)光源上下移动小距

8、离，屏上衍射图样是否改变？SfSf(1)平行于主光轴(或同一条副光轴)的所有光线会聚于同一点,所以衍射图样不改变。S(2)下移光源，相当于平行光斜入射