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文檔簡介

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=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,測得第一級明紋衍射角為1340。(1)求入射光的波長;(2)最

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