光學(xué)衍射優(yōu)選ppt資料

光學(xué)(guāngxué)衍射第一頁(yè)，共47頁(yè)。上一張下一張返回§14-7惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)§14-8單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射(yǎnshè)§14-9衍射(yǎnshè)光柵與光柵光譜第二頁(yè)，共47頁(yè)。物點(diǎn)到象點(diǎn)各光線(guāngxiàn)之間的光程差為零.透鏡不引起附加(fùjiā)光程差.·FABCabcSacb··S上一張下一張返回c··FFABCab第三頁(yè)，共47頁(yè)。物像之間光線(guāngxiàn)的等光程性從物點(diǎn)S發(fā)出的不同光線，經(jīng)不同路徑通過(guò)(tōngguò)薄透鏡后會(huì)聚成一個(gè)明亮的實(shí)像S'，說(shuō)明從物點(diǎn)到像點(diǎn)，各光線具有相等的光程。上一張下一張返回第四頁(yè)，共47頁(yè)。光能繞過(guò)障礙物的邊緣而偏離直線傳播,而且在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋(tiáowén),這種現(xiàn)象叫光的衍射。上一張下一張返回§14-7惠更斯-菲涅耳原理(yuánlǐ)一.光的衍射(yǎnshè)現(xiàn)象：SS第五頁(yè)，共47頁(yè)。二、惠更斯—菲涅耳原理(yuánlǐ)（1818）惠更斯：菲涅耳：波陣面上各點(diǎn)都看成(kànchénɡ)是子波波源.能定性解釋光的傳播方向(fāngxiàng)問(wèn)題.波場(chǎng)中各點(diǎn)的強(qiáng)度由各子波在該點(diǎn)的相干疊加決定.能定量解釋衍射圖樣中的強(qiáng)度分布.子波+相干疊加上一張下一張返回第六頁(yè)，共47頁(yè)?；莞埂颇?yuánlǐ)(Huygens-Fresnelprinciple)上一張下一張返回第七頁(yè)，共47頁(yè)。2，夫瑯禾費(fèi)衍射(yǎnshè)L1L2Sf2f1P1，菲涅耳衍射(yǎnshè)P衍射屏

光源接收屏

S上一張下一張返回三.衍射(yǎnshè)的分類：第八頁(yè)，共47頁(yè)?！?4-8單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射(yǎnshè)

波陣面AB上各子波源向外發(fā)出球面子波，沿各方向傳播，它們的相干疊加產(chǎn)生(chǎnshēng)了明暗相間的條紋.上一張下一張返回第九頁(yè)，共47頁(yè)。上一張下一張返回第十頁(yè)，共47頁(yè)。半波(bànbō)帶法：狹縫上各點(diǎn)（各子光源）發(fā)出(fāchū)的各子波，到達(dá)屏上某點(diǎn)P的光程差.一、單縫夫瑯禾費(fèi)衍射(yǎnshè)強(qiáng)度計(jì)算：

：衍射角PABS其中，最大的光程差為：（縫邊緣兩點(diǎn)到達(dá)P點(diǎn)的光程差）

=asin

上一張下一張返回第十一頁(yè)，共47頁(yè)。BA/2a

衍射角將狹縫AB分成(fēnchénɡ)若干個(gè)等寬長(zhǎng)條帶.分割原則是——相鄰長(zhǎng)條帶的相應(yīng)點(diǎn)發(fā)出的光到達(dá)P點(diǎn)的光程差為半波長(zhǎng).故這樣的長(zhǎng)條帶稱為(chēnɡwéi)半波帶.半波帶的個(gè)數(shù)與衍射角有關(guān)，取決于單縫兩邊緣(biānyuán)處衍射光線的光程差.上一張下一張返回第十二頁(yè)，共47頁(yè)。若等于(děngyú)半波長(zhǎng)(/2)的整數(shù)倍（n），則將狹縫分為n份（半波帶）.半波(bànbō)帶法縫邊緣(biānyuán)兩點(diǎn)到達(dá)P點(diǎn)的光程差:=asin

相鄰的兩個(gè)半波帶，疊加的效果為零。若n為奇數(shù)

2k+1，即

=(2k+1)/2(k

N

),

P點(diǎn)為明紋。若n為偶數(shù)2k

，即

=asin=k(k

N

),半波帶個(gè)數(shù)為2k，P點(diǎn)為暗紋。上一張下一張返回第十三頁(yè)，共47頁(yè)。偶數(shù)(ǒushù)個(gè)半波帶，n=2.P點(diǎn)為暗紋。上一張下一張返回第十四頁(yè)，共47頁(yè)。奇數(shù)(jīshù)個(gè)半波帶，n=3.P點(diǎn)為明紋。上一張下一張返回第十五頁(yè)，共47頁(yè)。中心O點(diǎn)處，所有光線都是等光程(ɡuānɡchénɡ)的，相干干涉，中心為明紋。中心(zhōngxīn)O點(diǎn)OABSL2L1（中央(zhōngyāng)明紋中心）上一張下一張返回第十六頁(yè)，共47頁(yè)。單縫夫瑯禾費(fèi)衍射的暗紋條件：（縫邊緣(biānyuán)兩點(diǎn)到達(dá)P點(diǎn)的光程差）=asin=k(k0)式中，a為縫寬，為衍射角，tg=x/f（f為透鏡(tòujìng)焦距）xfP上一張下一張返回第十七頁(yè)，共47頁(yè)。4，強(qiáng)度分布(fēnbù)。只能看到有限的幾級(jí)明紋。結(jié)論(jiélùn)：1，中央明條紋（幾何(jǐhé)光學(xué)的像點(diǎn)處）（=0）2，暗紋位置：

asin=k(k0)

k

級(jí)暗條紋，xk=f?tg

當(dāng)較小時(shí)，xk=f=（f/a)?k3，明紋寬度：中央，x=2f/a

其余，

x

/=f/a

中央明紋寬度2倍于其余明紋寬度。上一張下一張返回第十八頁(yè)，共47頁(yè)。I0=100%I1=4.7%I2=1.62%I3=0.83%只能(zhīnénɡ)看到有限的幾級(jí)明紋.上一張下一張返回第十九頁(yè)，共47頁(yè)。0.16mm0.08mm0.04mm0.02mm中央(zhōngyāng)明紋的線寬度：（正比(zhèngbǐ)于波長(zhǎng)，反比于縫寬）上一張下一張返回第二十頁(yè)，共47頁(yè)。例1，波長(zhǎng)5460?的平行光垂直照射在縫寬0.437mm的單縫上，縫后凸透鏡(tòujìng)的焦距為40cm，求透鏡(tòujìng)焦平面上衍射中央明紋的寬度。解：暗紋位置(wèizhi)：asin=k1級(jí)暗紋，k=1

x1

=f?tg故：中央(zhōngyāng)明紋的寬度x1fo上一張下一張返回第二十一頁(yè)，共47頁(yè)。例2,用波長(zhǎng)為λ=6000?的平行(píngxíng)光垂直照射寬度為a=0.6mm的狹道，縫后置一焦距f=40cm的透鏡，在此透鏡的焦平面處置一光屏，求:(1)屏上中央明紋的寬度;(2)若在屏上P點(diǎn)觀察到一明紋，OP=1.4mm，問(wèn)P點(diǎn)處是第幾級(jí)明紋，對(duì)P點(diǎn)而言狹縫處波面可分成幾個(gè)半波帶？上一張下一張返回解：（1）中央(zhōngyāng)明紋的寬度為：fPO（2）縫邊緣兩點(diǎn)到達(dá)(dàodá)P點(diǎn)的光程差：故可分成7個(gè)半波帶，P點(diǎn)是第3級(jí)明紋.第二十二頁(yè)，共47頁(yè)。圓孔（a）單縫（b）方孔衍射上一張下一張返回第二十三頁(yè)，共47頁(yè)。正三邊形孔

正六邊形孔

正四邊形孔正八邊形孔

上一張下一張返回第二十四頁(yè)，共47頁(yè)。方形網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)的衍射圖樣：上一張下一張返回第二十五頁(yè)，共47頁(yè)。第二十六頁(yè)，共47頁(yè)。X射線是倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)的，它是在真空管中高速電子撞擊金屬靶時(shí)產(chǎn)生的一種射線，波長(zhǎng)為~100?，人眼看不見(bùjiàn)，具有很強(qiáng)的穿透能力。上一張下一張返回第二十七頁(yè)，共47頁(yè)。單縫夫瑯禾費(fèi)衍射(yǎnshè)：（單色光）（白光）上一張下一張返回第二十八頁(yè)，共47頁(yè)。雙縫干涉：等間距(jiānjù)，不同明紋的強(qiáng)度基本相同。單縫衍射：中央(zhōngyāng)寬于其余明紋，強(qiáng)度主要集中于中央(zhōngyāng)明紋。干涉暗的判據(jù)(pànjù)：兩光源到P點(diǎn)的光程差：=(k+1/2)(k)

衍射暗的判據(jù)：狹縫兩邊緣點(diǎn)到P點(diǎn)的光程差：

=k

(k0)

判據(jù)不同：條紋不同：二、單縫衍射與雙縫干涉區(qū)別：上一張下一張返回第二十九頁(yè)，共47頁(yè)。單縫上下(shàngxià)移動(dòng)，三、條紋(tiáowén)變化條紋(tiáowén)位置不變.上一張下一張返回第三十頁(yè)，共47頁(yè)。光源上下(shàngxià)移動(dòng)，條紋(tiáowén)反向移動(dòng).（中央明紋的位置(wèizhi)為入射平行光幾何光學(xué)的像點(diǎn).）上一張下一張返回第三十一頁(yè)，共47頁(yè)?？p寬a增大(zēnɡdà)，條紋(tiáowén)變窄；反之(fǎnzhī)，a減小，條紋變寬.中央明紋寬度上一張下一張返回第三十二頁(yè)，共47頁(yè)。波長(zhǎng)(bōcháng)的測(cè)量方法：（4）光柵光譜（1）雙縫干涉（2）單縫衍射（3）邁氏干涉上一張下一張返回第三十三頁(yè)，共47頁(yè)?！?4-9衍射光柵(guāngshān)與光柵(guāngshān)光譜一、光柵(guāngshān)上一張下一張返回第三十四頁(yè)，共47頁(yè)。上一張下一張返回光柵(guāngshān)的衍射條紋是衍射和干涉的總效果.第三十五頁(yè)，共47頁(yè)。ab）OQ光柵(guāngshān)常數(shù)d=a+b相鄰(xiānɡlín)兩狹縫的相干光，到達(dá)Q點(diǎn)的光程差：=dsin二、光譜(guāngpǔ)上一張下一張返回第三十六頁(yè)，共47頁(yè)。d）OQ光柵(guāngshān)常數(shù)d=a+b當(dāng)相鄰兩狹縫的光到達(dá)(dàodá)Q點(diǎn)的光程差：=dsin光柵(guāngshān)衍射明條紋的條件：衍射角必須滿足：--------光柵方程dsin=k(k

)=k

(k

)Q點(diǎn)出現(xiàn)明條紋.上一張下一張返回第三十七頁(yè)，共47頁(yè)。狹縫數(shù)N與譜線亮度和分布(fēnbù)的關(guān)系：結(jié)論(jiélùn)：N越大，譜線越細(xì)越亮.上一張下一張返回第三十八頁(yè)，共47頁(yè)。光柵(guāngshān)光譜特點(diǎn)：1，明紋細(xì)而亮。光柵(guāngshān)常數(shù)d越小，明紋分的越開.光柵光譜的測(cè)量是測(cè)波長(zhǎng)精度(jīnɡdù)最高的實(shí)驗(yàn)。要進(jìn)一步提高測(cè)量精度(jīnɡdù)，還可選用較小的光柵常數(shù)d.2，最大明紋級(jí)次k

d/3，缺級(jí)：（了解）上一張下一張返回第三十九頁(yè)，共47頁(yè)。衍射角處（Q點(diǎn)）滿足光柵衍射的明紋條件(tiáojiàn)：dsin=k(k)---光柵方程缺級(jí)現(xiàn)象：（了解內(nèi)容(nèiróng)，較高要求）問(wèn)題：該處明紋（第k級(jí)明紋）一定(yīdìng)能出現(xiàn)嗎？1，若單縫（每一個(gè)縫）在該處的衍射強(qiáng)度不為零，則該處明紋一定出現(xiàn)！2，但是，若單縫在該處的衍射為零，則所有縫的疊加，強(qiáng)度還是為零。因此，此時(shí)的k級(jí)明紋實(shí)際上將并不出現(xiàn)。

單縫衍射暗紋條件：

asin=k/(k/0)

缺級(jí)k滿足：

k=

k/

(k/0)

其中：a

為縫寬，

d=a+b

為光柵常數(shù)。上一張下一張返回第四十頁(yè)，共47頁(yè)。第三十八頁(yè)，共47頁(yè)。光柵(guāngshān)衍射明條紋的條件：衍射角必須滿足：缺級(jí)現(xiàn)象：（了解內(nèi)容(nèiróng)，較高要求）條紋(tiáowén)位置不變.白光照射(zhàoshè)因此，此時(shí)的k級(jí)明紋實(shí)際上將并不出現(xiàn)。中央明紋寬度2倍于其余明紋寬度。故：中央(zhōngyāng)明紋的寬度暗紋位置(wèizhi)：asin=k第二十一頁(yè)，共47頁(yè)。1，若單縫（每一個(gè)縫）在該處的衍射強(qiáng)度不為零，則結(jié)論(jiélùn)：光源上下(shàngxià)移動(dòng)，一、單縫夫瑯禾費(fèi)衍射(yǎnshè)強(qiáng)度計(jì)算：狹縫上各點(diǎn)（各子光源）發(fā)出(fāchū)的各子波，到達(dá)屏當(dāng)較小時(shí)，xk=f=（f/a)?k光柵(guāngshān)光譜特點(diǎn)：1，明紋細(xì)而亮。光柵(guāngshān)常數(shù)d越小，明紋分的越開.光柵光