光波的衍射課件

光波的衍射

DiffractionofLight1.光的衍射現(xiàn)象‘光線(xiàn)’拐彎了！——光的衍射現(xiàn)象。?第1節(jié)兩種衍射惠更斯–菲涅耳原理

TwokindsofDiffractionHuygens–FresnelPrinciple

12.衍射現(xiàn)象的分類(lèi)菲涅耳衍射夫瑯和費(fèi)衍射23.惠更斯—菲涅耳原理（衍射的理論基礎(chǔ)）

波陣面上各面積元所發(fā)出的球面子波在觀(guān)察點(diǎn)

p的相干疊加,決定了p點(diǎn)的合振動(dòng)及光強(qiáng)。

衍射現(xiàn)象實(shí)為無(wú)限多個(gè)無(wú)限小的子波的干涉效應(yīng)。p點(diǎn)的合振動(dòng)菲涅耳衍射公式34.干涉現(xiàn)象與衍射現(xiàn)象的區(qū)別干涉:有限子波迭加干涉衍射:無(wú)限子波迭加干涉4第2節(jié)單縫夫瑯和費(fèi)衍射

FraunhoferDiffractionbyaSingleSlit1.衍射裝置及圖樣5S為點(diǎn)光源時(shí)的衍射圖樣S為線(xiàn)光源時(shí)的衍射圖樣6FHElqGP2.明暗條件先考慮一束特殊的光線(xiàn)可以判斷：P

處為一暗紋菲涅耳波帶法（菲涅耳半波帶法）7再考慮另一束光線(xiàn)可以判斷：P

處以此類(lèi)推k

級(jí)暗紋：——中央明紋l2

qG'P也是暗紋！FHE在處8其它明紋的位置近似認(rèn)為：

k級(jí)明紋在k級(jí)暗紋和k+1級(jí)暗紋之間k級(jí)暗紋k+1級(jí)暗紋得k

級(jí)明紋:中央明紋明暗位置：93.單縫夫瑯和費(fèi)衍射的強(qiáng)度分布可以證明：1o

在a、

一定時(shí),I

是

的函數(shù)。其中討論2o

一級(jí)明紋二級(jí)明紋

三級(jí)明紋10單縫夫瑯和費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布114o

中央明紋的線(xiàn)寬度3o中央明紋的半角寬度、角寬度D=f

x半角寬度角寬度討論12中央明紋愈寬衍射顯著看不到條紋中央明紋寬到無(wú)窮遠(yuǎn)討論中央明紋的線(xiàn)寬度13例1.單縫

a=0.1mmf=100mm

=500nmP點(diǎn)在x=1.75mm處是明紋,求：（1）P點(diǎn)的條紋級(jí)數(shù)

k=?（2）對(duì)應(yīng)P點(diǎn)的亮紋縫可分成多少個(gè)半波帶？解：明紋第3級(jí)明紋7個(gè)“半波帶”解：14（3）P點(diǎn)的相對(duì)光強(qiáng)？（4）將縫寬增加1倍,P點(diǎn)將變?yōu)槭裁礂l紋？第7級(jí)暗紋解：解：15第3節(jié)

雙縫衍射與干涉

DiffractionandInterferencebyaDoubleSlit

1.衍射裝置16P2.雙縫衍射現(xiàn)象adbbad+=a:縫寬，d:縫間距173.雙縫衍射的強(qiáng)度分布楊氏雙縫干涉強(qiáng)度分布：?jiǎn)慰p衍射強(qiáng)度分布雙縫衍射的強(qiáng)度分布：衍射因子干涉因子兩束強(qiáng)度為I

單衍的光干涉兩條強(qiáng)度為I0

的光干涉將雙縫干涉與單縫衍射結(jié)合考慮單衍單衍單衍18雙衍單衍其中——雙縫衍射的強(qiáng)度分布公式單衍結(jié)論19雙縫衍射的強(qiáng)度曲線(xiàn)分布圖20雙縫衍射強(qiáng)度的包絡(luò)線(xiàn)

——是單縫衍射強(qiáng)度分布21雙縫干涉雙縫衍射

雙縫干涉的條紋位置仍不變,只是強(qiáng)度受到單縫衍射的調(diào)制。22這種調(diào)制表現(xiàn)在以變化的I

單衍代替了不變的4I02o

在a<<

時(shí)，雙縫衍射的強(qiáng)度分布情況變?yōu)槔硐?/p>

的楊氏雙縫干涉的強(qiáng)度分布情況。雙衍雙衍結(jié)論1o雙縫衍射的強(qiáng)度曲線(xiàn)是單縫衍射強(qiáng)度對(duì)雙縫干涉強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的結(jié)果。234.雙縫衍射明暗條紋的位置極小值的位置單縫衍射的極小

（兩束光迭加,強(qiáng)度為零）極大值的位置雙縫干涉的極大單縫衍射的極大在此無(wú)意義24雙縫干涉的極小(兩束光位相相反)強(qiáng)度為零的衍射光相干若兩束光既滿(mǎn)足(3)式,又滿(mǎn)足(2)式？缺級(jí)條件：為整數(shù)比時(shí)，如缺k級(jí)缺第3級(jí)明紋,還缺6、9、12相長(zhǎng)干涉的強(qiáng)度仍為零——缺級(jí)。討論25例2.已知（1）雙縫衍射相鄰兩條明紋間距（2）中央明紋包絡(luò)線(xiàn)中的‘x’（3）雙縫衍射的第1級(jí)明紋的相對(duì)強(qiáng)度（4）中央明紋的包線(xiàn)中,共包含了幾條完整的明紋？（5）中央明紋包線(xiàn)中恰好11條明紋,如何設(shè)計(jì)a、d?解：（1）

（2）求：26根據(jù)題意：（3）雙縫衍射的第1級(jí)明紋的相對(duì)強(qiáng)度第一級(jí)明紋27（4）中央包線(xiàn)中,共包含了幾條完整的明條紋？包線(xiàn)的第一極小的衍射角設(shè)中央明紋中共有k級(jí)明紋包含了條明條紋（5）若要中央明紋的包線(xiàn)中恰好有11條明紋,

應(yīng)如何設(shè)計(jì)a、d?第5級(jí)缺級(jí)!28第4節(jié)

多縫—衍射光柵

GratingDiffraction1.光柵292.光柵衍射的特點(diǎn)（1）光柵衍射的強(qiáng)度被單縫圖樣調(diào)制光柵衍射強(qiáng)度分布雙縫衍射強(qiáng)度分布可以證明：30（2）主極大是明亮纖細(xì)的亮紋,相鄰亮紋間是一

片寬廣的暗區(qū),暗區(qū)中存在一些微弱的明條

紋,稱(chēng)為次極大。31N

為縫數(shù),d=a+b為縫間距（光柵常數(shù)）——光柵方程

（3）主極大是各縫出來(lái)的衍射光干涉而成的

其位置：32相鄰兩條明紋間有N

1

條暗紋4條縫5條縫33（4）缺級(jí)現(xiàn)象（5）主極大特別明亮而且尖細(xì),是因?yàn)榭p多。d為縫間距,

k為k級(jí)主極大的半角寬度可以證明,主極大強(qiáng)度I

N2(N為縫數(shù))d一定時(shí),縫數(shù)越多,條紋越尖細(xì)。中央主極大

k為整數(shù)比時(shí)，缺k級(jí)。（6）復(fù)色光入射,得彩色條紋。34例3.波長(zhǎng)為

=590nm的平行光正入射到每毫米

500條刻痕的光柵上時(shí),屏幕上最多可以看到多少條明紋？解：光柵常數(shù)可以看到條明紋7132=+×35解：光柵方程為總共見(jiàn)到7條，上方5條,下方1條例4.在例3條件下,平行光斜入射i=300時(shí),屏幕

上最多可以看到哪些條明紋？當(dāng)當(dāng)361o

平行光斜入射時(shí)，光柵方程為總共見(jiàn)到7條干涉條紋:上方1條，下方5條2o

光柵兩邊媒質(zhì)折射率分別為n1、n2

時(shí),

光柵方程為討論37例5.設(shè)計(jì)一光柵,要求把第一級(jí)可見(jiàn)光譜擴(kuò)展到30°

角范圍,第二級(jí)光譜缺級(jí),試確定d、a之值？解：可見(jiàn)光38但從第一個(gè)天線(xiàn)到第N個(gè)天線(xiàn),位相依次落后

/2,若相鄰天線(xiàn)中心間的距離d=

/2

，問(wèn)：離天線(xiàn)很遠(yuǎn)處什么方向上,（與天線(xiàn)列陣的法線(xiàn)夾角

=?

）天線(xiàn)列陣發(fā)射的電磁

波最強(qiáng)?…..

N

1例6.天線(xiàn)列陣由一沿水平直線(xiàn)等距排列的N個(gè)天線(xiàn)組成,每個(gè)天線(xiàn)均發(fā)射波長(zhǎng)為

的球面電磁波.39…..N1q解:o30-=q

=??最強(qiáng)k=0實(shí)際上中央明紋在

=30o的方向上40x射線(xiàn)：

~1-10用晶體作三維光柵1.衍射現(xiàn)象勞厄斑

第5節(jié)X射線(xiàn)衍射布喇格公式

X-rayDiffractionBraggFormula

晶體412.布喇格公式亮斑的位置作用(1)已知晶格常數(shù)d及亮斑的位置,可求x射線(xiàn)波長(zhǎng)。(2)根據(jù)圖樣及

,可研究晶格結(jié)構(gòu)和x射線(xiàn)本身性質(zhì)。晶格常數(shù)d掠射角421.圓孔夫瑯和費(fèi)衍射第6節(jié)圓孔衍射光學(xué)儀器的分辨率DiffractionbyaCircularApertureResolutionofOpticalInstruments43

能夠區(qū)分多么近的兩個(gè)

物點(diǎn)是光學(xué)儀器的重要性能愛(ài)里斑2.光學(xué)儀器的分辨率（1）透鏡的分辨率剛好可以辨別瑞利判據(jù)44能分辨不能分辨恰能分辨45

剛好能分辨