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大学物理14光的衍射详解.ppt

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第十三章 光的衍射 §13-1 光的衍射 §13-2 单缝夫琅和费衍射 §13-3 衍射光栅 §13-4 圆孔衍射 分辩率 §13-5 X射线的衍射;衍射现象是波动性的另一重要表现。 只要光在传播,就有衍射现象。 衍射和传播是联在一起的。;单缝K;二、惠更斯-菲涅耳原理; 菲涅耳在惠更斯提出的子波假设基础上,补充了描述次波基本特征的时空周期的物理量:位相和振幅,及波的叠加。认为:从同一波阵面上各点发出的次波,在传播过程中相遇时,也能相互叠加而产生干涉现象,空间各点波的强度,由各子波在该点的相干叠加所决定。这就是惠更斯—菲涅耳原理。; 2、惠更斯-菲涅耳原理的数学表示; P点振动的合成可由菲涅尔衍射公式给出; 按 光源, 障碍物, 屏 , 三者相对位置分;§13-2 单缝夫琅禾费衍射; 夫朗禾费单缝衍射图样是一组与狭缝平行的明暗相间的条纹,其中中央条纹最亮最宽。;2、惠更斯-菲涅耳原理分析衍射过程; 平行衍射光在焦平面上相干汇聚; 每一束平行光都在光屏上进行相干叠加,其相干叠加后的振幅, 则由他们的光程差决定。; 按相距?/2 作平行于AC的平面A1A1/,A2A2/,…将光程差BC分割成n个相等的部分,同时这些平面也将波面AB分割成n个相等的部分AA1,A1A2… 它们称之为波带。;a; ④、衍射图样中明、暗纹公式; 4、单缝衍射条纹特点; 对K级暗纹有;(2)影响衍射图样的a和?;(3)各级亮纹强度分布是不均匀的; 例13-1 波长为600nm的单色平行光,垂直入射到缝宽a =0.60 mm 的单缝上,缝区有一焦距f=60cm的透镜,在透镜焦平面上观察衍射图样,则中央明纹的宽度为多少?两个第3级暗纹之间距离是多少?; 例13-2 如图所示,在宽度a=0.6mm的单缝后放一焦距f=40cm的透镜,再将屏幕置于透镜焦平面上,如果以某单色平行光垂直照射单缝,在屏上形成衍射条纹,若在距中央1.4mm处的P点是明纹,求(1)入射光的波长,(2) P点条纹级数,(3)从P点看来,对该光波而言,单缝处的波阵面可作出的半波带数目。;(2)综上所述:适合本题的是: ①若 ,则P点是第3级明纹 ②若 ,则P点是第4级明纹; 例13-3 在夫琅禾费单缝衍射实验中: (A)单缝所在处的波面所分得的波带数主要取决于衍射角; (B)? 越大,则分得的波带数越多; (C)波带数越多,则明条纹的亮度越小; (D)明条纹的亮度是由所有波带发出的子波经透镜汇聚干涉 加强的结果。;§13-3 衍 射 光 栅; 第二个问题:在前面讲的双缝干涉中,如果双缝干涉的装置也符合夫琅禾费衍射的条件,那么这时的双缝干涉图样将怎样变化? ;d;① 相邻的两个相干光束间的光程差;② 光栅干涉(即多光束干涉)的主极大的必要条件为;单缝;缺级现象 在同一衍射角中,既满足单缝衍射极小,又满足光栅干涉主极大时,将会出现缺级。;0;三、衍射光谱;四、斜入射时的光栅公式 ;* 衍射和干涉的比较;③光强分布不同。干涉条纹间距均匀,衍射条纹相对集中。 ;例13-5 一束单色光垂直入射在光栅上,衍射光谱中共出现5条明纹,若已知此光栅缝宽与不透明部分宽度相等,那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第 级和第 级谱线。;由光栅公式得 ; 用第二块光栅合适; 例13-7 设光栅平面和透镜都与屏幕平行,在平面透射光栅上每厘米有5000条刻线,用它来观察钠黄光(?= 589nm )的光谱线. (1) 当光线垂直入射到光栅上时,能看到的光谱线的最高级数km是多少? (2) 当光线以30°的入射角(入射线与光栅平面的法线的夹角)斜入射到光栅上时,能看到的光谱线的最高级数km/是多少?;∵ sin ? / ? 1 ∴ k m/ ? /d ? 1.5 ;例13-8 用波长为4000—7600A0的白光照射衍射光栅,其衍射光谱的第二级和第三级重叠,则第3 级光谱被重叠的部分的波长范围是 (A)6000--7600A0, (B)5067—7600A0, (C)4000—5067A0, (D)4000---6000A0。;例13-9 在单缝夫琅和费衍射示意图中,所画出的各条正入射光线间距相等,那么光线1与3在屏幕上相遇时的位相差为 ,P点应为 。;I; 半角宽度指爱里斑对透镜中心张角的一半角宽度。式中D为 圆孔的直径,大多数情况应为物镜前光欄的直径。; 二、光学仪器的分辩本领;瑞利判据:如果某一物点斑象(即爱里斑)的中心恰好落在另一物点斑象的边缘,这样所定出的两物点的距离作为光学仪器所能分辨
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