光的衍射北郵

光的衍射北郵第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日縫較大時，光是直線傳播縫變小，衍射現(xiàn)象明顯陰影屏幕屏幕一、光的衍射現(xiàn)象13-1光的衍射惠更斯-菲涅耳原理第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日二.惠更斯--菲涅爾原理nPrSdS2.

P點(diǎn)的強(qiáng)度，決定于所有子波在P點(diǎn)疊加的合振幅，即決定于各次波到P點(diǎn)的光程差。問：雙縫干涉的結(jié)果是由兩束光干涉，能量重新分布。單縫為何出現(xiàn)類似現(xiàn)象？一束光和誰干涉？即衍射的本質(zhì)是什么？衍射——子波的干涉—波不能向后傳第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日夫瑯和菲衍射菲涅爾衍射點(diǎn)光源夫瑯和菲衍射平行光平行光點(diǎn)光源（實際中常見）（實驗室常用）三.菲涅爾衍射與夫朗和菲衍射實驗室：第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日13—2單縫夫瑯和費(fèi)衍射

S線光源f1f2光強(qiáng)

一、單縫夫瑯和費(fèi)衍射第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日a暗明注：若光程差不是的整數(shù)倍，屏上的亮度介于最亮和最暗之間。二、菲涅耳半波帶法中央明紋

fa透鏡BA屏off·pC第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日

當(dāng)角增加時，半波帶數(shù)增加，未被抵消的半波帶面積減少，所以光強(qiáng)變小。當(dāng)增加時,為什么光強(qiáng)的極大值迅速衰減？思考第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日例：一束波長為

=5000?的平行光垂直照射在一個單縫上。已知單縫衍射的第一暗紋的衍射角1=300，求該單縫的寬度a=?解：一級暗紋k=1,1=300xfφ.AAABCaφ12λ2.....A3P...第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日例、一束波長為

=5000?的平行光垂直照射在一個單縫上。a=0.5mm，f=1m，如果在屏幕上離中央亮紋中心為x=3.5mm處的P點(diǎn)為一亮紋，試求(a)該P(yáng)處亮紋的級數(shù)；(b)從P處看，狹縫處的波陣面可分割成幾個半波帶？(b)當(dāng)k=3時，狹縫處波陣面可分成7個半波帶。第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日中央兩側(cè)第一暗紋之間2、中央亮紋角寬度：三、討論：1、中央明紋很亮，出現(xiàn)在處。第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日3、中央明紋的線寬度是其他明紋寬度的兩倍：

faofkfk·pxkk級暗紋:

中央明紋寬度:

其他明紋寬度:第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日k級暗紋：

faOfkfk+1Dx第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日例、一束波長為

=5000?的平行光垂直照射在一個單縫上。如果縫寬a=0.5mm，縫后薄透鏡焦距f=1m，求：(a)中央明條紋的角寬度；(b)中央亮紋的線寬度；(c)

第一級與第二級暗紋的距離；(a)(b)(c)第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日4、，條紋分散得開，衍射現(xiàn)象明顯；，各級條紋向中央靠攏，顯示了光的直線傳播的性質(zhì)。5、如果用白光照射，中央為白色明條紋，其兩側(cè)各級都為彩色條紋，紫光在內(nèi)。衍射條件第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日6、上下前后移動狹縫位置，條紋不動。7、將裝置放在折射率為n的透明液體中，則暗明第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日8、當(dāng)光源向上或向下運(yùn)動即斜射：暗明入射光線與衍射光線在狹縫法線同側(cè)取正，反之取負(fù)。S第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日單縫衍射：暗楊氏雙縫干涉：明四、干涉與衍射的區(qū)別與聯(lián)系1、從根本上講，都是波的相干疊加，沒有原則區(qū)別。注意：2、干涉：，衍射：第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日例：在單縫夫朗和費(fèi)衍射實驗中，屏上第3級暗紋對應(yīng)的單縫處波面可劃分為———個半波帶？若將縫寬縮小一半，原來第3級暗紋處將是——紋。例：波長為600nm的單色平行光，垂直入射到縫寬為a=0.60mm的單縫上，縫后有一焦距f=60cm的透鏡。在透鏡焦平面上觀察衍射圖樣.則中央明紋寬度為———。兩個第3級暗紋之間的距離為———。明61.2mm3.6mm第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日例：寬度為a的狹縫被白光照射，若紅光（l=6500A）的一級暗紋落在f=30o的位置上，則a多大？若同時有l(wèi)，的光的一級明紋落在此處，則此為什么顏色的光？解：則第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日衍射光柵：由大量等間距、等寬度的平行狹縫所組成的光學(xué)元件。光柵常數(shù)：a+b數(shù)量級為10-5~10-6m一、光柵衍射現(xiàn)象:13-3光柵衍射第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日ab光柵觀察屏光柵條紋主極大二、光柵衍射條紋的形成

光柵方程第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日三、光柵衍射圖樣特點(diǎn)因此，光柵衍射圖樣是多縫干涉，光強(qiáng)分布受單縫衍射光強(qiáng)分布調(diào)制。l/a-l/asinfIsinfl/dsinf02l/d第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日※光柵衍射明紋的位置只與（a+b）有關(guān)，與縫的個數(shù)N無關(guān)?！鈻懦?shù)（a+b)越小，即N越多，明紋間隔大，明紋越亮。※放在折射率為n的液體中n·(a+b)·sinf=k

第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日四、斜射

PfO第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日五、衍射光譜(a+b)·sinf

=k級次越高，光譜越寬，第二級譜線與第三級譜線已開始發(fā)生重疊。k=ok=1k=2k=3重疊區(qū)※不同元素有特定的光譜，由譜線的成分分析發(fā)光物質(zhì)所含的元素。譜線是元素的“指紋”。第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日例：求第三級譜線重疊的波長范圍。解題思路：思考求第二級譜線重疊的波長范圍。第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日k就是所缺的級次即：（原則上可取k’＝1，2，3…，但必須同時滿足k為整數(shù)。）如：令k’＝2,4,6,…得k＝3，6，9…處缺級a·sinf

=k'

(a+b)·sinf=k

縫間干涉極大單縫衍射極小四、缺級現(xiàn)象第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日解：第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日0級1級2級3級5級6級7級9級1級2級3級5級6級7級9級8級缺級8級缺級4級缺級4級缺級第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日※屏上看見的條紋數(shù)

再考慮缺級，對稱性及中央明紋。第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日第一級暗環(huán)對應(yīng)的衍射角稱為艾里斑的半角寬：1、艾里斑的半徑：13—4、圓孔衍射光學(xué)儀器分辨率光源接收屏艾里斑障礙物第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日1.22(/D)sinI/I00艾里斑比較：單縫衍射，中央明紋半角寬度：2、瑞利判據(jù)大多數(shù)光學(xué)儀器中的透鏡是圓形的，可看做透光孔（圓孔）。第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日瑞利判據(jù)：如果一物點(diǎn)在像平面上形成的愛里斑中心，恰好落在另一物點(diǎn)的衍射第一級暗環(huán)上，這兩個物點(diǎn)恰能被儀器分辨。D0*S2*S1最小分辨角：第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日若透鏡的焦距f，則愛里斑的半徑：

恰可分辨S1S2S1S2不可分辨S1S2可分辨第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日例：在夜間，人眼瞳孔的直徑約為5.0毫米，在可見光中，人眼最靈敏的波長為5500A,此時人眼的最小分辨角為_______，在迎面駛來的汽車上，兩盞前燈相距12厘米，當(dāng)汽車離人的距離為________時，眼睛恰好可分辨這兩盞燈？第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日※分辨率：可見提高分辨率：※增大孔徑（天文、攝影）最小分辨角的倒數(shù).※用紫光或紫外線作光源※電子顯微鏡（利用電子束的波動性成像）第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日#

X

射線是波長很短的電磁波。#

X射線的波長：0.01~10nm

陽極（對陰極）陰極X射線管~104105V+#在電磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。13-5

X射線的衍射第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日勞厄斑點(diǎn)根據(jù)勞厄斑點(diǎn)的分布可算出晶面間距，掌握晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。晶體可看作三維立體光柵。晶體底片鉛屏X

射線管二、X

射線衍射---勞厄?qū)嶒灥谌隧摚菜氖?，編輯?023年，星期日三、布喇格公式（1913年）MPN★考慮的是上下兩層晶面反射光線間的干涉。AB123dCDA123d第三十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日四、X射線的應(yīng)用1、研究晶體結(jié)構(gòu)2、作光譜分析3、醫(yī)學(xué)和分子生物學(xué)第四十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日

波動光學(xué)發(fā)展史：1818年，巴黎科學(xué)院舉行了一次以解釋衍射現(xiàn)象為內(nèi)容的科學(xué)競賽，菲涅耳以光的干涉原理補(bǔ)充了惠更斯原理，提出了惠更斯－菲涅耳原理。1690年惠更斯提出了惠更斯原理。1801年楊進(jìn)行了