第十章波動(dòng)光學(xué)課件

1、第十章 波動(dòng)光學(xué)大學(xué)物理多媒體教學(xué)課件 光在傳播過程中,繞過障礙物的邊緣而偏離直線傳播的現(xiàn)象,稱為光的衍射現(xiàn)象。10-5 光的衍射一、衍射現(xiàn)象及分類1、衍射現(xiàn)象圓孔衍射單縫衍射*明暗相間的同心圓環(huán) 明暗相間的平行條紋 2、衍射現(xiàn)象與障礙物線度的關(guān)系2、衍射分類光的衍射二、單縫衍射（一）衍射裝置與圖樣菲 涅 爾 衍 射縫 發(fā)散光入射夫 瑯 禾 費(fèi) 衍 射縫 平行光入射1、衍射裝置發(fā)散光入射-菲涅爾衍射平行光入射-夫瑯禾費(fèi)衍射單縫衍射單色光入射：中央明紋寬而亮，兩側(cè)明紋較窄，等間距， 亮度漸暗 2、圖樣：二、單縫衍射單縫衍射2、圖樣： 白光入射：中央明紋為白色，亮度大，兩側(cè)明紋為由 紫到紅的彩色條

2、紋，亮度漸暗 波長(zhǎng)增大：條紋間距增大縫寬增大：條紋間距減小單色光入射：中央明紋寬而亮，兩側(cè)明紋較窄，等間距， 亮度漸暗 單縫衍射（二）衍射結(jié)果的分析1、中央明紋的形成：沿光軸方向， ，光線會(huì)聚于焦點(diǎn)P0形成明條紋2、其它衍射條紋的形成（1）物理過程：穿過單縫不同位置的光線到P的光程不同 形成光程差( 2 )單縫上下邊緣的光程差*S f f apAB0Cx單縫衍射干涉相消（暗紋）干涉加強(qiáng)（明紋）（介于明暗之間）（ 個(gè)半波帶） 個(gè)半波帶 個(gè)半波帶( 2 ) 明暗紋條件2、其它衍射條紋的形成單縫衍射3、明暗紋位置條紋間距中央明紋寬度（1級(jí)暗紋之間的距離）其他明紋寬度單縫衍射4、分析障礙物線度減小，衍

3、射能力增大。衍射能力與 有關(guān)，白光入射，形成彩色條紋。5、光強(qiáng)度分布單縫衍射三、圓孔衍射、光學(xué)儀器的分辯率1、衍射裝置與圖樣：（一）園孔衍射夫瑯和費(fèi)園孔衍射：平行光入射愛里斑的半張角1 f 圓孔孔徑為D中央亮斑 (愛里斑)透鏡L明暗相間的同心圓環(huán)，中央有一亮斑稱為愛里斑。圓孔衍射2、愛里斑的半張角愛里斑半張角0 f 圓孔孔徑為D中央亮斑 (愛里斑)透鏡L愛里斑半經(jīng)相對(duì)光強(qiáng)曲線1.22(/D)sin1I / I00愛里斑D 愛里斑變小圓孔衍射（二）光學(xué)儀器的分辯率1、瑞利判據(jù)（1）光的波動(dòng)性對(duì)透鏡成像的影響幾何光學(xué)：物點(diǎn)幾何像點(diǎn)像可任意放大波動(dòng)光學(xué)：透鏡圓孔像（衍射圓環(huán)）像點(diǎn)太近時(shí)無法分辨（2）

4、物點(diǎn)成像的三種情況不能分辨能分辨恰能分辨圓孔衍射（3）瑞利判據(jù) : 對(duì)于兩個(gè)等光強(qiáng)的物點(diǎn),若其中一點(diǎn)的象斑中心恰好落在另一點(diǎn)的象斑的邊緣(第一暗紋處), 則此兩物點(diǎn)剛剛可以分辨。此時(shí)，O1O2=r0，r0對(duì)透鏡中心張開的角度等于愛里斑的半張角 。1、瑞利判據(jù) 兩個(gè)物點(diǎn)的象剛能分辨的臨界點(diǎn)為O1O2=r0，r0對(duì)應(yīng)張角為愛里斑的半張角圓孔衍射望遠(yuǎn)鏡2、光學(xué)儀器的分辨率望遠(yuǎn)鏡最小分辨角望遠(yuǎn)鏡分辨本領(lǐng)（分辨率）ID*S1S20圓孔衍射 例 在通常的明亮環(huán)境中，人眼瞳孔的直徑約為3 mm，問人眼的最小分辨角是多大？如果紗窗上兩根細(xì)絲之間的距離 l=2.0mm，問離紗窗多遠(yuǎn)處人眼恰能分辨清楚兩根細(xì)絲？解

5、設(shè)人離紗窗距離為S，則恰能分辨以視覺感受最靈敏的黃綠光來討論，其波長(zhǎng)=550nm，人眼最小分辨角DllsRlq22.1=圓孔衍射（3）光柵縫數(shù)增加，明紋變細(xì)，亮度增加四、光柵衍射（一）光柵的構(gòu)造與衍射圖樣由大量等間距、等寬度平行狹縫組成，透光縫寬a，刻痕（不透光）寬度b，光柵常數(shù)a+b刻痕狹縫2、衍射圖樣（1）暗紋寬度明紋寬度（2）明紋細(xì)且亮1、構(gòu)造aba+b光柵光柵衍射（3）光柵縫數(shù)增加，明紋變細(xì)，亮度增加2、衍射圖樣（1）暗紋寬度明紋寬度（2）明紋細(xì)且亮光柵衍射光柵方程相鄰兩縫的光程差（對(duì)應(yīng)點(diǎn)）（二）光柵衍射公式（光柵方程）1、光柵衍射的物理過程：多束單位縫衍射光之間的干涉a+b光柵透鏡屏幕jPP0(a+b)sinj2、光柵方程（形成明紋的條件）明紋條件光柵衍射（三）光柵衍射光譜K1K2K3（中央明紋）K0光譜重疊區(qū)域K-1白光入射時(shí)，同級(jí)明紋形成由紫到紅的彩色譜線，稱為光譜。光柵衍射 例 光柵在2.54cm中有15000條縫，測(cè)得第一級(jí)明紋衍射角為1340。（1）求入射光的波長(zhǎng)；（2）最