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課光學(xué)演示文稿第一頁,共二十一頁。(優(yōu)選)課光學(xué)第二頁,共二十一頁。§7光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)(了解)定義:儀器或肉眼對兩個(gè)非常近的物點(diǎn)或某一個(gè)量值剛能加以識別的能力,稱為光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)。光學(xué)儀器助視儀器:望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等。光譜儀器:光柵、棱鏡等。光譜儀器:色分辨本領(lǐng)助視儀器:像分辨本領(lǐng)依據(jù):瑞利判據(jù)第三頁,共二十一頁。艾里斑一.夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射愛里斑集中了絕大部分光能(約84%)。初步近似下,衍射圖樣可以看成僅由愛里斑組成。第四頁,共二十一頁。愛里斑半角寬度:二.光學(xué)儀器中的衍射現(xiàn)象第五頁,共二十一頁。第六頁,共二十一頁。對于兩個(gè)強(qiáng)度相等的不相干的點(diǎn)光源(物點(diǎn)),一個(gè)點(diǎn)光源的圓斑像中心剛好落在另一點(diǎn)光源圓斑像的邊緣時(shí),這兩個(gè)點(diǎn)光源(或物點(diǎn))剛能分辨—這個(gè)規(guī)定稱為瑞利判據(jù)。三.瑞利判據(jù)(最小分辨角)第七頁,共二十一頁。四.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng):望遠(yuǎn)鏡的最小分辨角**:望遠(yuǎn)鏡的物鏡直徑根據(jù)瑞利判據(jù),剛好等于愛里斑半角寬度:分辨本領(lǐng)(或分辨率):提高分辨率途徑第八頁,共二十一頁。(1)1990
年發(fā)射的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的凹面物鏡的直徑2.4m
,在大氣層外615km
高空繞地運(yùn)行,可觀察130億光年遠(yuǎn)的太空深處,發(fā)現(xiàn)了500
億個(gè)星系。試計(jì)算哈勃望遠(yuǎn)鏡對波長為800nm
的紅外光的最小分辨角。
光學(xué)顯微鏡
0.2m電子顯微鏡例1太空望遠(yuǎn)鏡解:(1)哈勃望遠(yuǎn)鏡的最小分辨角為第九頁,共二十一頁。人類正在建造新一代太空望遠(yuǎn)鏡韋布,計(jì)劃于2012年利用歐洲航天局的“阿麗亞娜5號”火箭發(fā)射,在距離地球150萬公里的遙遠(yuǎn)軌道上運(yùn)行,以代替將要退役的哈勃望遠(yuǎn)鏡。設(shè)計(jì)中的韋布太空望遠(yuǎn)鏡的主透鏡直徑至少為6m,也可在紅外頻率下工作,問與哈勃望遠(yuǎn)鏡相比韋布望遠(yuǎn)鏡的分辨率預(yù)計(jì)可以提高多少倍?提高的倍數(shù)為:解:(2)(2)新一代太空望遠(yuǎn)鏡第十頁,共二十一頁。干涉和衍射小結(jié)中心問題:兩束光的光程差一.基本概念:1.光程=n×幾何路程2.波長λ=nλ′??梢姽獠ㄩL范圍λ:400~760nm3.相位差=(2π/λ)×光程差4.光疏介質(zhì):n小的介質(zhì);光密介質(zhì):n大的介質(zhì)。5.半波損失:光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì),反射光產(chǎn)生半波損失。6.光程差:要考慮反射光的半波損失。本質(zhì):干涉和衍射都是波的相干疊加。第十一頁,共二十一頁。二.楊氏雙縫干涉(D>>d)(空氣中,n=1)光程差1.明、暗紋條件:(k=0,1…)明紋(k=1,2…)暗紋2.明、暗紋位置:(k=1,2…)暗紋(k=0,1…)明紋3.條紋間距:討論:故故第十二頁,共二十一頁。4.條紋的平移1)蓋膜t、nO點(diǎn)光程差:未加膜:t,O加膜:光程差改變量:若O點(diǎn)由零級變?yōu)镹級:蓋住兩個(gè)縫:O第十三頁,共二十一頁。2)斜入射(光源移至軸外)(光源與P同側(cè))(光源與P異側(cè))第十四頁,共二十一頁。三.夫瑯禾費(fèi)單縫衍射ax1.明、暗紋條件:中央明紋暗紋次級明紋第十五頁,共二十一頁。2.明、暗紋位置1)角位置2)線位置次級明紋中央明紋暗紋次級明紋中央明紋暗紋axx第十六頁,共二十一頁。3.明紋寬度1)中央明紋線寬度2)其它明紋角寬度線寬度角寬度4.k級明紋半波帶數(shù):(2k+1)k級暗紋半波帶數(shù):(2k)第十七頁,共二十一頁。1.光柵方程:(k=0,1,2…)2.最高級次:(取整)四.光柵(空氣中)3.光柵的干涉條紋的位置、間隔與雙縫完全一樣:d→(a+b),D→f4.光柵光譜:白光入射重疊第十八頁,共二十一頁。6.中央明紋內(nèi)干涉條紋的數(shù)目(奇數(shù)條)1)整數(shù)n,±n級干涉明紋缺級,條紋數(shù)目:(2n+1)-2條紋數(shù)目:2)非整數(shù),無缺級。2×(的整數(shù)部分)+1當(dāng)(整數(shù)),缺級5.缺級第十九頁,共二十一頁。k=1,2…明紋k=0,1…暗紋五.平行薄膜的等傾干涉1.平行光垂直入射的干涉規(guī)律薄膜12n1n2n1(k=1,2…)(k=0,1,2…)2.點(diǎn)光源或擴(kuò)展光源照射下的干涉規(guī)律1423中央圓環(huán)級次最高。12第二
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